物理與光電工程學院研究生發(fā)表的論文入選《Chinese Physics Letters》（中科院一區(qū)Top）精選文章
近日，我校物理與光電工程學院2022級光電信息工程專業(yè)研究生郭宇欣同學，在和河向副教授、黎永耀教授的指導下，以第一作者身份、佛山大學為第一單位，于2024年在國際物理領域權威期刊《Chinese Physics Letters》（中科院一區(qū)Top）發(fā)表題為 “Three-Wave Mixing of Dipole Solitons in One-Dimensional Quasi-Phase-Matched Nonlinear Crystals” 的研究論文入選期刊精選文章。該研究創(chuàng)新性地利用準相位匹配（QPM）技術在非線性光子晶體中構造QPM晶格，首次在三波混頻過程中實現(xiàn)了四種偶極光孤子的穩(wěn)定傳輸。這一成果不僅解決了偶極孤子無法在二次非線性過程中穩(wěn)定傳輸?shù)碾y題，而且對全光邏輯器件的開發(fā)具有重要的科學意義和應用價值。
科研內(nèi)容簡介
二次非線性晶體是很好的研究孤子傳輸?shù)钠脚_，具有強而快的非線性光學響應，因其獨特的非線性效應可以創(chuàng)造光孤子傳輸?shù)睦硐霔l件，在過去的研究中，已經(jīng)實現(xiàn)了多種孤子的傳輸。前期研究表明，在二次介質(zhì)中，偶極孤子的兩個波峰間存在固有排斥，從而會導致其在傳輸過程中產(chǎn)生分裂。為此，本文提出了晶格相位匹配技術。通過在二次非線性晶體中引入準相位匹配（Quasi-Phase Matching, QPM）技術，同時對偶極孤子所在的初始相位進行調(diào)制，用QPM晶格鎖住偶極孤子的兩個波峰，在三波混頻下實現(xiàn)了一維偶極孤子的穩(wěn)定傳輸，并發(fā)現(xiàn)了四種類型的偶極孤子。圖1展示了晶體模型圖。圖1. (a)為X方向的截面圖，紫色代表的是相位為
的位置，白色代表的是相位為0的位置，兩者共同構成一個周期。 L是一個周期的長度，D是在一個周期中
相位的長度（D=L/2）。 在相位為0的位置，晶體對光束在Z方向上的調(diào)制如圖1. (c1)所示；在相位為
的位置，晶體對光束在Z方向上的調(diào)制如圖1. (c2)所示。
圖1：晶體模型圖。
在三波混頻的情況下，我們可以子定義偶極子孤子波前空間分布的雙峰結構。數(shù)值研究發(fā)現(xiàn)，在閑置光被定義為相反方向偶極子的情況下，泵浦光偶極孤子的雙峰方向可以正–負、負–正、正–正和負–負四種情況。根據(jù)三個波的相位匹配關系，我們可以得到由閑置光和泵浦光的結構共同確定的信號光結構，它們分別對應四種類型的偶極孤子。圖2展示了四種類型偶極孤子的解，其中u代表閑置光，v代表泵浦光，w代表信號光。
圖2：四種類型偶極孤子的解。
本工作得到了國家自然科學基金、粵港澳智能微納光電技術聯(lián)合實驗室研究基金和佛山大學研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃的支持。
論文鏈接：10.1088/0256-307X/41/1/014204
和河向博士，副教授，碩士生導師。博士畢業(yè)于中山大學物理科學與工程技術學院光學專業(yè)。長期從事計算全息、散射成像、非線性光場調(diào)控、光譜成像技術等領域的基礎研究。主持完成國家級科研項目一項，教育廳科研項目一項，博士后科研項目一項。發(fā)表SCI收錄論文10余篇。
謝嘉寧博士，三級教授，碩士生導師，廣東省南粵優(yōu)秀教師。博士畢業(yè)于中山大學光學專業(yè)，主要從事光與物質(zhì)相互作用的研究，如非線性材料中的光傳輸特性等。在Opt. Express , Opt. Letters , J. Opt. Soc. Am. B, Opt. Commun，光學學報、光子學報等國內(nèi)外刊物發(fā)表學術論文30余篇，出版教材8部。主持完成國家自然科學基金面上項目1項，主持或參與國家級、省級和校企合作科研項目23項。目前擔任國家自然科學基金項目、廣東省基礎與應用基礎研究項目評審專家、廣東省物理學會理事、廣東省光學學會理事、國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略專家委員會委員等學術兼職。
回首三年研究生生涯，我最大的感悟莫過于“行則將至”這四個字。科研之路從來不會一帆風順，在科研、寫作、修改審稿意見的過程中，我們難免會遇到各種各樣的困難，如果我們因為懼怕困難而止步不前、擔憂、焦慮，那我們只會陷入內(nèi)耗之中；但是只要我們靜下心去做，一天做不完做兩天，兩天做不完做一周，一周做不完做一個月，總有我們可以完成的那一天，“路雖遠，行則將至”。此外，這篇文章的順利發(fā)表離不開黎老師、和老師以及曉喜師姐對我的鼓勵與指導，以及劉彬老師對我的幫助，在此對他們致以最誠摯的感謝。愿此去繁花似錦，于道各努力，千里自同風。
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