非线性光纤光学及引力现象光学模拟导论

光纤是上世纪的一项革命性技术。它使该团队能够在量子层面精确操控非线性相互作用中的单模态,而无需复杂装置。这一特性使其在模拟引力(AG)领域极具价值——该领域通过在实验室构建可实现的模拟系统来研究引力现象。本讲义系统阐述了该模拟引力框架及其应用。虽然非线性电介质中的光传播现象在教科书中有所论述,但相关模型通常包含诸多面向光通信的假设,其中部分假设鲜少详述。在此,研究人员以最小假设集提供了关于光纤中光传播的完整而详尽的描述,这些内容与模拟引力研究密切相关。 从阶跃折射率光纤的结构出发,该团队首先推导线性光学传播模式,证明基模的横向电场可良好近似为线性偏振的高斯分布。随后引入立方非线性项,推导出广义波包络传播方程。通过进一步简化假设,最终得到著名的非线性薛定谔方程——该方程主导着光纤中的孤子等非线性效应。作为模拟引力的首个应用案例,该团队展示强光如何在介质中为探测光构建类似黑洞时空中标量场传播的有效背景时空。在此有效时空中引入光学视界与粒子产生现象,从而呈现光学霍金效应。此外还探讨了两种相关的光辐射机制。最后,该工作提出了第二个光学类比模型:用于描述黑洞振荡的准正则模——这一现象在黑洞光谱学研究中具有重要意义。
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2025-12-17 18:50

量科快讯