物理與光電工程學(xué)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(xué)院2022級(jí)光電信息工程專業(yè)研究生郭宇欣同學(xué)，在和河向副教授、黎永耀教授的指導(dǎo)下，以第一作者身份、佛山大學(xué)為第一單位，于2024年在國(guó)際物理領(lǐng)域權(quán)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(zhǔn)相位匹配（QPM）技術(shù)在非線性光子晶體中構(gòu)造QPM晶格，首次在三波混頻過(guò)程中實(shí)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(wú)法在二次非線性過(guò)程中穩(wěn)定傳輸?shù)碾y題，而且對(duì)全光邏輯器件的開(kāi)發(fā)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
科研內(nèi)容簡(jiǎn)介
二次非線性晶體是很好的研究孤子傳輸?shù)钠脚_(tái)，具有強(qiáng)而快的非線性光學(xué)響應(yīng)，因其獨(dú)特的非線性效應(yīng)可以創(chuàng)造光孤子傳輸?shù)睦硐霔l件，在過(guò)去的研究中，已經(jīng)實(shí)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(gè)波峰間存在固有排斥，從而會(huì)導(dǎo)致其在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生分裂。為此，本文提出了晶格相位匹配技術(shù)。通過(guò)在二次非線性晶體中引入準(zhǔn)相位匹配（Quasi-Phase Matching, QPM）技術(shù)，同時(shí)對(duì)偶極孤子所在的初始相位進(jìn)行調(diào)制，用QPM晶格鎖住偶極孤子的兩個(gè)波峰，在三波混頻下實(shí)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(gòu)成一個(gè)周期。 L是一個(gè)周期的長(zhǎng)度，D是在一個(gè)周期中
相位的長(zhǎng)度（D=L/2）。 在相位為0的位置，晶體對(duì)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(duì)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(jié)構(gòu)。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(fù)、負(fù)–正、正–正和負(fù)–負(fù)四種情況。根據(jù)三個(gè)波的相位匹配關(guān)系，我們可以得到由閑置光和泵浦光的結(jié)構(gòu)共同確定的信號(hào)光結(jié)構(gòu)，它們分別對(duì)應(yīng)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(hào)光。
圖2：四種類型偶極孤子的解。
本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、粵港澳智能微納光電技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究基金和佛山大學(xué)研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)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(dǎo)師。博士畢業(yè)于中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院光學(xué)專業(yè)。長(zhǎng)期從事計(jì)算全息、散射成像、非線性光場(chǎng)調(diào)控、光譜成像技術(shù)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。主持完成國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目一項(xiàng)，教育廳科研項(xiàng)目一項(xiàng)，博士后科研項(xiàng)目一項(xiàng)。發(fā)表SCI收錄論文10余篇。
謝嘉寧博士，三級(jí)教授，碩士生導(dǎo)師，廣東省南粵優(yōu)秀教師。博士畢業(yè)于中山大學(xué)光學(xué)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(xué)學(xué)報(bào)、光子學(xué)報(bào)等國(guó)內(nèi)外刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，出版教材8部。主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)，主持或參與國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校企合作科研項(xiàng)目23項(xiàng)。目前擔(dān)任國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目評(píng)審專家、廣東省物理學(xué)會(huì)理事、廣東省光學(xué)學(xué)會(huì)理事、國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心發(fā)展戰(zhàn)略專家委員會(huì)委員等學(xué)術(shù)兼職。
回首三年研究生生涯，我最大的感悟莫過(guò)于“行則將至”這四個(gè)字。科研之路從來(lái)不會(huì)一帆風(fēng)順，在科研、寫作、修改審稿意見(jiàn)的過(guò)程中，我們難免會(huì)遇到各種各樣的困難，如果我們因?yàn)閼峙吕щy而止步不前、擔(dān)憂、焦慮，那我們只會(huì)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(gè)月，總有我們可以完成的那一天，“路雖遠(yuǎn)，行則將至”。此外，這篇文章的順利發(fā)表離不開(kāi)黎老師、和老師以及曉喜師姐對(duì)我的鼓勵(lì)與指導(dǎo)，以及劉彬老師對(duì)我的幫助，在此對(duì)他們致以最誠(chéng)摯的感謝。愿此去繁花似錦，于道各努力，千里自同風(fēng)。
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