特殊激光光束的非线性传输特性研究

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1、激与电子学进展Laser&0Dt0eIectronicsProgress⑥2010《中国激光》杂志社doi：10．3788／LOP47．071902特殊激光光束的非线性传输特性研究祁义红钮月萍崔妮龚尚庆(中国科学院k海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，k海201800)摘要介绍了在特殊激光光束非线性传输特性方面的研究。主要包括具有横向效应的超短脉冲的时空演化、半导体量子阱系统的自诱导传输现象及电磁诱导透明介质中的共振多极矢量孤子。由于横向效应，包络面积为2双曲正割脉冲在传输过程中会发生形变甚至分裂，随后发生月牙形脉冲的干涉，随着传输距离的增

2、加干涉相长和自聚焦现象在横向轴上及其两侧出现。超短脉冲在量子阱中传输时，传统的面积定理失效，通过定义有效面积，实现了有效面积为2的自感应传输。研究了四能级原子系统中共振多极矢量孤子的形成与传输，弱探测矢量场的两个偏振成分相互俘获，形成稳定的耦合态并实现了非常低的传输损耗。关键词非线性光学；超短脉冲；横向效应；面积定理；矢量孤子中图分类号0437Otis190．019O27O．O27O文献标识码AStudyonNonlinearPropagationEffectsofSpecialLaserBeamsQiYihongNiuYuepingCuiNiGong

3、Shangqing(StateKeyLaboratoryofHigh,FieldLaserPhgsics，ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofScie~tce8，Shanghai201800，China)AbstractThestudiesoncoherentcontrolofextremenonlinearopticalpropertiesviafew—cyclelaserpulsesinatomicandatomic—likesystemsarereviewed，inc

4、ludingself—focuseffectsonextremenonlinearoptics，self-inducedtransmission，resonantmultipolevectorsolitons，etc．Duetothetransverseeffect，the2nsech．pulsedeformesandbreaksupduringthepropagation．Withfurtherpropagation，interferenceofthecrescent—shapepulses，constructiveinterferenceandse

5、lf．focusingphenomenaareobserved．Conventionalareatheoremisinvalidinthestudyofultrashortpulseinquantumwells．Bydefiningeffectivearea，theself—inducedtransmissionofultrashortpulsewitheffectiveareaof2nisinvestigated．Theformationandpropagationofresonantmultipolevectorsolitonwithweaklig

6、htintensityarestudiedinatripod—typeatomicsystem，inwhichlargenonlinearityandnearlyvanishingabsorptionareachievedduetothequantuminterferenceeffect．Keywordsnonlinearoptics；ultrashortpulse；transverseeffect；areatheorem；vectorsoliton1引言近年来，特殊形式激光光束的非线性传输效应由于其特殊的横向分布而产生了各种有趣的现象，如飞秒光涡旋n

7、]、飞秒激光脉冲成丝]、月牙形涡旋孤子l4]、超高斯型空间孤子等引起人们的关注。在实际中，光束半径和场分布的横向效应在光与物质相互作用过程中具有重要的作用。基于耦合麦克斯韦一布洛赫方程组和慢变振幅近似(SVEA)及旋转波近似(RWA)，横向效应对相干光学脉冲的自聚焦和感应聚焦的影响已被广泛研究]。当激光脉宽接近光周期时，SVEA和RWA将不再有效，在不使用SVEA和RWA的全解麦克斯韦一布洛赫方程组时发现了一些新的光学现象J。最近，通过求解无任何近似下的全波麦克斯韦一布洛赫方程组，我们已经研究了利用二维超短偶极孤子诱导超快瞬态布居光栅。收稿日期：201

8、0—03—3O；收到修改稿日期：2010—04—13基金项目：上海市重点基础研究基金(08JC