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【学术聚焦】2023年第12期:数理科学学院周勤教授团队在非线性波领域研究取得系列新进展

时间:2023-05-12 14:29:43    作者:李景艳    

近期,我校周勤教授的“非线性光科学与技术”研究团队(以下简称光学团队)依托纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室和数理科学学院非线性中心在非线性波领域的研究取得系列新进展,成果相继发表在Chaos, Solitons and Fractals、Nonlinear Dynamics、Chinese Physics Letters(中国物理快报)、Communications in Theoretical Physics(理论物理通讯)、物理学报等国内外专业期刊。

随着光阱技术的发展,玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)中原子的自旋自由度得到了释放,形成了旋量BEC,这使得BEC有了更丰富的基态结构和拓扑激发性质,为量子信息的存储和处理提供了更多的选择。光学团队基于达布变换法研究了时空调制复外势作用下三组分(旋量为1)BEC中可控的非自治局域波。通过构建非等谱Lax对,获得了该系统的可积条件,构建了精确的高阶矢量孤子、呼吸子和怪波,发现了具有自压缩、蛇形、阶梯形及呼吸形等不同演化行为的非自治物质波孤子,观察到了铁磁-反铁磁孤子在相互作用中出现的自旋交换现象,得到了具有周期性和抛物线轨迹的拱形和恒定背景上的呼吸子和怪波。该成果相继发表于Chaos, Solitons and Fractals和Chinese Physics Letters,论文第一作者为光学团队青年博士丁崔崔,周勤教授为第一通讯作者,合作者还包括来自孤子领域的国际知名专家,罗马尼亚的Dumitru Mihalache教授和以色列的Boris A. Malomed教授。

图1:铁磁-反铁磁孤子的相互作用。左图为弹性碰撞,右图为非弹性碰撞引起的自旋交换

光孤子作为一个高度非线性的光学实体,其内禀的强稳定性和抗干扰性等属性奠定了在高容量远程光纤通讯和全光网络中作为最理想信息载体的地位。近年来,利用光诱导技术写入复折射率分布可以实现宇称-时间(PT)对称复数势。该新型外势的出现将传统孤子的研究从实域扩展到了复域,掀起了新一轮的PT孤子研究热潮。光学团队研究了空间非均匀高阶非线性光纤中PT孤子的动力学,基于自相似变换法获得了精确的啁啾亮及扭结孤子,发现啁啾所展现出的线性或非线性特性可以通过光纤参量进行有效调控,并利用快速傅里叶变换法直接验证了孤子脉冲在白噪声扰动下展现出的传输稳定性。该研究成果发表在Communications in Theoretical Physics,论文的第一作者为团队青年博士钟毓,周勤教授为通讯作者,合作者来自阿尔及利亚巴的Houria Triki教授。

图2:白噪声扰动下啁啾亮孤子的传输稳定性

据3月科睿唯安基本科学指标数据库(ESI)最新发布的数据,光学团队共有7篇文章进入ESI高被引论文,且同时有4篇进入ESI热点论文(即千分之一)。其中以我校为第一单位的有5篇、参与单位(通讯单位)的有2篇。ESI高被引论文中有5篇为物理学科论文,2篇为工程学科论文。ESI热点论文中有3篇隶属物理学科,1篇为工程学科。

图3:光学团队热点论文

3月,全球领先的信息分析公司爱思唯尔正式发布2022“中国高被引学者年度榜单”。2022爱思唯尔“中国高被引学者”榜单以全球领先的引文与索引数据库Scopus作为统计来源,采用了上海软科教育信息咨询有限公司开发的方法,最终得到5216名各学科最具全球影响力的中国学者。光学团队周勤教授再次入选物理学科中国高被引学者,也是湖北省属高校中物理学科的唯一上榜者,彰显出我校物理学科建设取得新成效。

图4;周勤教授获2022年度中国高被引学者

武汉纺织大学“非线性光科学与技术”研究团队组建于2021年10月,依托纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室和数理科学学院非线性中心开展非线性物理基础研究。针对复杂非线性光学系统中孤子的传输动力学、基于达布变换的高阶非线性局域波、基于新型二维纳米材料的光纤孤子激光器、超冷原子气体中时空子弹的激发等四个研究领域,形成了解析组、数值组、实验组、量子光学组四个研究小组。团队充满科研活力,高质量发展势头强劲,年均发表一区/二区论文6篇,年均新增ESI论文10篇,年均到账横向经费60余万元。