[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 空间光学动力学中的费米-帕斯塔-乌拉姆-津戈重复现象

摘要： 费米-帕斯塔-乌拉姆-津古（FPUT）问题揭示了不稳定混沌系统中初始条件的重现现象，这是非线性动力学中最具争议的现象之一?？苫Ｐ退淠芡ü方庠げ庵叵中形猍1]，但长期维持动力学可积性的困难使得定量实验验证难以实现。从深水波[2]到光纤[3]都曾报道过状态重现的证据，但基于底层可积模型精确解所预测的FPUT动力学观测仍是未解难题。本研究在空间非线性光学中观测到FPUT重现现象，并证明该循环行为遵循非线性薛定谔方程（NLSE）的精确解[4]。我们利用三波干涉装置[图1(a)]精细调控泵浦光折变介质中传播的单模输入扰动的振幅与相位[5]，揭示了不稳定模如何呈现阿赫梅德耶夫呼吸子（AB）轮廓[图1(c)]，并经历多次增长衰减循环[图1(b)]——其部分周期与相移由初始激励决定，与解析NLSE理论高度吻合[图1(d-e)]。循环返回的确定性特性使我们实现了非线性动力学的基本目标：经过多次返回循环后重建系统的精确初始条件[图1(f)]，最终证明复杂演化过程可在实验条件下精确预测。该成果将预测方法拓展至不稳定波态领域，并为环境条件下控制畸形波[6]提供了策略。总体而言，本研究阐明了FPUT问题的基础原理，为非线性波理论提供了独特验证，在非线性光学、流体力学等领域具有广泛意义。