【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通讯，涉及一种产生稳定涡旋光弹的方法，尤其是在含pt对称晶格势和里德堡冷原子的环形波导阵列中产生稳定涡旋光弹的方法。
技术介绍
1、光弹是一种光学孤子，或一种自持光脉冲，尽管存在色散、衍射和非线性效应，但仍保持其形状，并且已在各种物理系统中观察到，包括非线性光学、等离子体和玻色-爱因斯坦凝聚体。这种非线性波因其在光通信、高速数据处理和量子信息技术中发挥的显着作用而受到特别关注。近年来，光弹引起了人们强烈的理论和实验兴趣。然而，在实验中，光弹的实现面临着许多挑战。主要挑战是衍射和色散长度的匹配，两者应该通过非线性和噪声稳定性来平衡。在均匀介质中，由于常见的克尔非线性导致超临界塌陷，光弹并不稳定，因此无法支持稳定的高维孤子。相比基极光弹，涡旋光弹在通信中更为重要，因为光束携带非零角动量。涡旋光弹的调制表明，角动量表现出强烈的方位不稳定性，将涡环分裂成二维(2d)和三维(3d)碎片。
2、目前科学家们已经提出了几种研究光弹形成的方法。一是探索非线性光学材料，例如空间非线性相互作用、光学串联系统、具有可饱和和二次非线性的材料以及局部和非局部光学非线性的组合。最近，里德堡电磁感应透明(rydberg-eit)系统已被证明是产生稳定光弹的有效介质。通过里德堡eit在冷原子气体中形成、传播和存储超慢弱光弹和涡流已有报道。
3、另一方面，实现稳定光弹的强大策略依赖于光学晶格的空间调制。稳定的基本光弹预计存在于离散和连续晶格中，甚至是涡旋光弹。重要的是，该策略首次对光纤阵列中的基极光弹进行了实验观察，后来扩展
4、在以前的工作中，稳定光弹的线性势是实数，即它们仅通过折射率调制产生。近年来，具有宇称时间(pt)对称性的非厄米哈密顿量中完全实数特征值的发现表明量子理论可以扩展到复数领域。因此，实现稳定光弹的一种有前途的方法是采用pt对称晶格势，它可用于抑制空间2d光弹和3d光弹的塌缩。另外晶格的虚部在光弹中感应出内部电流，这强烈影响它们的存在域和稳定性。
5、国内外已有的工作是在扭曲环形波导阵列中发现的2d涡旋孤子；在里德堡原子系统中发现了3d稳定涡旋光弹。而在具有pt对称晶格势和里德堡冷原子的扭曲环形波导阵列系统中3d涡旋光弹的研究尚不存在。此外，目前尚不清楚在里德堡-里德堡相互作用和pt对称晶格势的组合中是否可能产生稳定的3d涡旋光弹。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种产生稳定涡旋光弹的方法，本专利技术所要解决的技术问题是如何产生稳定的涡旋光弹。
2、本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，在一个筒状的密闭容器构成的环形波导中充入冷原子气体介质，密闭容器的内周壁为防透面，密闭容器的两个端面为透光面；在密闭容器的两端分别设置射向密闭容器内的控制光源和辅助光源，控制光源光脉冲和辅助光源光脉冲均匀分布在密闭容器中，调控照射在德堡原子气体中控制光源光脉冲和辅助光源光脉冲的光照强度以使其在密闭容器中产生pt对称晶格势，控制密闭容器相对控制光源和辅助光源匀速旋转即可在含pt对称晶格势和里德堡冷原子的环形波导阵列中产生稳定涡旋光弹。
3、进一步的，控制光源和辅助光源相对密闭容器的转速为α，0<α<0.5r/min。
4、进一步的，所述控制光源和辅助光源为超高斯脉冲光。
5、进一步的，所述冷原子气体介质为88sr，通过激励使得88sr进入里德堡激发态，呈现倒y型结构的四能级结构。
6、进一步的，所述冷原子气体介质的折射率为1或2或3或-1或-2或-3。
7、优选的，所述冷原子气体介质的折射率为-1或-2或-3。
8、本专利技术的实施是通过将离散的多束脉冲激光输入到介质中，通过同方向传播的控制光和反方向传播的辅助光对输入光进行调控，从而得到稳定传播的光弹。其中脉冲输入光采用n束超高斯光，它们均匀排布在一个环上，构成一个波导阵列。介质由冷原子气体88sr构成，放置在容器中，整个容器匀速旋转，或者容器不动而驱使控制光源和辅助光源同步匀速旋转，从而构成扭转波导阵列。控制光和辅助光照射在里德堡原子气体中，调制产生pt对称晶格势。最后产生稳定的光弹。
9、光波在介质中传导时存在衍射现象，导致光波在通信过程中携带的信息变得越来越模糊。在本专利技术中，我们通过以下几个措施实现了稳定光弹的产生和稳定传播：
10、(1)通过扭曲的波导整列平衡光波在传导过程中的色散、衍射和非线性效应，从而生成稳定的光弹，能够稳定携带和传输信息。
11、(2)通过激励使得88sr进入里德堡激发态，呈现倒y型结构的四能级结构，该激发态具有长程相互作用和寿命长的特点，有助于维持光场中的非局域非线性。
12、(3)通过控制光和辅助光照射在里德堡原子气体中，调制产生pt对称晶格势，从而可以将光学晶格势的调控范围从实数扩大到复数形式，极大的增加了实验装置的应用范围。
13、(4)在高斯光中通过拓扑电荷引入角动量，调制产生涡旋光弹，从而让光弹携带更多信息，有助于增加光弹传输信息量和加密。
14、在应用方面：该模型对应的装置可用于光通信、高速数据处理和量子信息技术；另外，该模型对应的装置还可用于数据的存储、读取和加密。
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1.一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，在一个筒状的密闭容器构成的环形波导中充入冷原子气体介质，密闭容器的内周壁为防透面，密闭容器的两个端面为透光面；在密闭容器的两端分别设置射向密闭容器内的控制光源和辅助光源，控制光源光脉冲和辅助光源光脉冲均匀分布在密闭容器中，调控照射在德堡原子气体中控制光源光脉冲和辅助光源光脉冲的光照强度以使其在密闭容器中产生PT对称晶格势，控制密闭容器相对控制光源和辅助光源匀速旋转即可在含PT对称晶格势和里德堡冷原子的环形波导阵列中产生稳定涡旋光弹。
2.根据权利要求1所述一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，控制光源和辅助光源相对密闭容器的转速为α，0<α<0.5r/min。
3.根据权利要求1所述一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，所述控制光源和辅助光源为超高斯脉冲光。
4.根据权利要求1所述一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，所述冷原子气体介质为88Sr，通过激励使得88Sr进入里德堡激发态，呈现倒Y型结构的四能级结构。
5.根据权利要求1所述一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在
6.根据权利要求5所述一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，所述冷原子气体介质的折射率为-1或-2或-3。
...【技术特征摘要】
1.一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，在一个筒状的密闭容器构成的环形波导中充入冷原子气体介质，密闭容器的内周壁为防透面，密闭容器的两个端面为透光面；在密闭容器的两端分别设置射向密闭容器内的控制光源和辅助光源，控制光源光脉冲和辅助光源光脉冲均匀分布在密闭容器中，调控照射在德堡原子气体中控制光源光脉冲和辅助光源光脉冲的光照强度以使其在密闭容器中产生pt对称晶格势，控制密闭容器相对控制光源和辅助光源匀速旋转即可在含pt对称晶格势和里德堡冷原子的环形波导阵列中产生稳定涡旋光弹。
2.根据权利要求1所述一种产生稳定涡旋光弹的方法，其特征在于，控制光源和辅助光源相对密闭容器的转...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐四六，李俊豪，吴迪，赵元，范灼，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：
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