iψt =κ|ψ|2ψ±1/2ψxx分享 http://blog.sciencenet.cn/u/zhanghan 光纤激光器中矢量光孤子及石墨烯的非线性光学特性研究。

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对非线性薛定锷方程的一点浅显认识 (仅限于NLSE孤子)

已有 6771 次阅读 2009-1-15 20:50 |个人分类:光孤子理论|系统分类:观点评述| 论文, 物理, 理论, 光学, 孤子

欢迎大家来讨论一下nonlinear Schrödinger equation,Ginzburg-Landau equation和Gross-Pitaevskii equation 之间的联系和区别

     
我的理解是NLSE是最普遍的,后面两个是它的推广。
NLSE能描述的孤子态最少,只能亮或者暗的,没有两个共存的情况。
而且NLSE描述孤子态的是哈密顿孤子,没有损耗和增益,一碰到损耗就死。

nonlinear Schrödinger equation
                          t = −½ψxx + κ|ψ|2ψ.


NLSE中亮孤子的严格条件是:色散(时间光孤子)或者自聚焦介质(空间光孤子)。
NLSE中暗孤子严格条件是:正色散(时间光孤子)或者自散焦介质(空间光孤子)。

GLEQ用于超导体和光孤子,GPE用于BEC中的孤子态。
GLEQ倒是和GPE很像,而且它们描述的孤子态 之间有对应关系。

GLEQ中亮孤子非严格条件是:负色散(时间光孤子)或者自聚焦介质(空间光孤子)。
只所以称为非严格条件是:因为我们最近在正色散的光纤中也发现了亮孤子
                         (Optics Express, Vol. 17, Issue 2, pp. 455-460)。



依次类推,自散焦介质中也可以看到亮孤子,只是没人看到。

GLEQ中暗孤子非严格条件是:正色散(时间光孤子)或者自散焦介质(空间光孤子)。
依次类推,在负色散或者自散焦介质中也可能看到暗孤子,只是现在没有人看到。


BEC中亮孤子条件是:冷原子间吸引力。
BEC中暗孤子条件是:冷原子间排斥力。
依次类推,尽管原子间只有排斥力,但是也可以看到亮孤子,这个在nature上最近有报道。当冷原子间只有吸引力,如果在外加磁场的作用下,观察到了暗孤子。
这样看来,BEC中孤子态的研究反而超前于光孤子。因为,BEC中的孤子理论已经完全颠覆了NLSE中的经典孤子理论。

Gross-Pitaevskii equation

ihbarfrac{partialPsi(mathbf{r})}{partial t} = left(-frac{hbar^2}{2m}nabla^2 + V(mathbf{r}) + gvertPsi(mathbf{r})vert^2right)Psi(mathbf{r}) .


类比关系,BEC中的粒子间排斥力就相当于色散(时间光孤子)或者折射率(空间光孤子)

如果考虑到了非线性系统的多维性,多体性,损耗,增益以及孤子态之间的非线性耦合作用等等因素,就不能用NLSE,必需用扩展式GLEQ或者扩展式GPE。
并且,这个扩展式GLEQ或者扩展式GPE可以完全颠覆NLSE所描述的经典孤子理论:出亮孤子的地方可能出暗的,出暗的地方也可能出亮的。

假如考虑到了孤子态的矢量特性,多一个自由度会更加复杂。但是它们的物理本质是不会变的:GLEQ中得出的结论可以完全套到BEC中的孤子态,反之亦然。

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