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光纤光学中一维非线性薛定谔方程的物理学：畸形波、调制不稳定性与自聚焦现象

DOI：10.1016/j.revip.2019.100037 期刊：Reviews in Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 我们回顾了导致聚焦型可积一维非线性薛定谔方程（1DNLSE）所描述物理系统中相干结构涌现的不同动力学机制。在此背景下，局域化相干结构常与畸形波事件相关联。我们重点关注一维光学实验，特别是（单模）光纤实验。在1DNLSE的聚焦区，由平面波非局域扰动引发的调制不稳定性（MI）是最常见现象。除标准MI外，其他机制也会导致畸形波产生。我们通过区分不稳定稳态（平面波）的小扰动引发情形与无扰动大脉冲自聚焦情形，对不同场景进行分类。前者扰动可为局域、全局、随机或确定性扰动；后者则可通过孤立脉冲或光功率初始大波动观察到自聚焦动力学。我们综述了所有这些不同场景中局域化结构涌现的动力学过程。
作者： Fran?ois Copie，Stéphane Randoux，Pierre Suret
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研究概述 实验方案

研究目的

回顾导致聚焦区域可积一维非线性薛定谔方程（1DNLSE）所描述物理系统中相干结构出现的不同动力学机制，重点关注一维光学实验，尤其是光纤实验。

研究成果

该综述重点阐述了光纤中一维非线性薛定谔方程的丰富动力学特性，包括通过调制不稳定性与自聚焦产生的畸形波现象。研究强调了初始条件对系统演化的重要影响，以及可积湍流在理解非线性随机波统计特性中的作用。论文同时指出，完全掌握可积系统中非线性随机波的统计特征仍面临挑战，并提出了未来研究方向，包括高阶效应与损耗的影响。

研究不足

本综述仅限于可积一维非线性薛定谔方程描述的现象，需说明实际实验中可能涉及高阶色散、耗散和拉曼散射等破坏可积性的附加效应。研究重点主要集中于一维光学系统，特别是单模光纤。

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