Modeling Light Filamentation Science
光丝科学建模
基本信息
- 批准号:1909559
- 负责人:
- 金额:$ 17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-08-01 至 2023-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Thanks to major advances in laser technology, there is an ongoing interest in the study of light interacting with matter, in particular for intense laser beams propagating long distances in the atmosphere. Laser pulses exceeding tens of gigawatts power can be used in many applications including remote sensing through Light Detection and Ranging (LIDAR), lightning and weather control and free-space optics communication. Current research on free space optical communications (FSO), both classical and quantum, is intended to facilitate exchange of information within a network of satellites, between the Earth and satellites and between the Earth and drones. This and other aspects to be studied, such as diffraction control, are in line with topics within Quantum Leap, one of the NSF's 10 Big Ideas. In searching for optimal performance, it is critical to seek better understanding of a range of spatial and temporal effects that take place while light interacts with molecules in the atmosphere. For this, proper mathematical and numerical modeling assist experimentalists to for example consider novel modes of propagation (optical filaments versus vortex filaments) and the possible coexistence of multi- color (multi-frequency) filaments. Research performed under this award will have a strong synergy with experimental groups, enriching the interdisciplinary nature of the project and enhancing the learning experience of applied mathematics graduate students to be trained in a multifaceted approach.Under the general theme of light matter interactions, the PI and students will investigate spatiotemporal dynamics of light propagation in nonlinear media. The research addresses well defined questions related to the characterization of highly nonlinear optical modes of different types (filament modes, vortex modes and combinations) in three different media: air (Kerr media), carrying two frequencies (typically ultraviolet and infrared), nonlinear crystals (quadratic media) where little is known on the theory of filament formation at phase mismatch and on the formation of filaments in discrete/continuum nonlinear media with fractional diffraction and quadratic dispersion. The first two topics represent significant extensions of ongoing research in filament science, based either on recent experimental observations or potential new experiments on which the PI has been and will be directly involved. By the nature and objectives of the research, the effort supported by this award will benefit from continuing interactions with several experimental teams.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
由于激光技术的重大进步,人们对光与物质相互作用的研究产生了持续的兴趣,特别是对在大气中长距离传播的强激光束。功率超过数十吉瓦的激光脉冲可用于许多应用,包括通过光探测和测距(LIDAR)进行遥感、闪电和天气控制以及自由空间光学通信。目前对自由空间光通信(FSO)的研究,无论是经典的还是量子的,都旨在促进卫星网络内、地球与卫星之间以及地球与无人机之间的信息交换。这和其他需要研究的方面,如衍射控制,与量子飞跃的主题是一致的,量子飞跃是美国国家科学基金会的十大创意之一。在寻找最佳性能的过程中,关键是要更好地理解光与大气中的分子相互作用时发生的一系列空间和时间效应。为此,适当的数学和数值模拟有助于实验人员考虑例如新的传播模式(光学细丝与涡旋细丝)和多色(多频率)细丝可能共存。在该奖项下进行的研究将与实验组有很强的协同作用,丰富项目的跨学科性质,并增强应用数学研究生的学习经验,以多方面的方式进行培训。在光与物质相互作用的主题下,PI和学生将研究光在非线性介质中传播的时空动力学。该研究解决了与三种不同介质中不同类型的高度非线性光学模式(灯丝模式,涡旋模式和组合)的表征相关的明确问题:空气(克尔介质),携带两个频率(通常是紫外线和红外线),非线性晶体(二次介质),其中对相位不匹配时细丝形成理论和离散/连续非线性介质中细丝形成的理论知之甚少,具有分数衍射和二次色散。前两个主题代表了正在进行的灯丝科学研究的重要延伸,这些研究要么基于最近的实验观察,要么基于PI已经或将直接参与的潜在新实验。根据研究的性质和目标,该奖项支持的工作将受益于与几个实验团队的持续互动。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Well-posedness of the mixed-fractional nonlinear Schrödinger equation on R2
R2 上混合分数阶非线性薛定谔方程的适定性
- DOI:10.1016/j.padiff.2022.100406
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Choi, Brian;Aceves, Alejandro
- 通讯作者:Aceves, Alejandro
Optical vortices in waveguides with discrete and continuous rotational symmetry
- DOI:10.1186/s41476-021-00168-5
- 发表时间:2021-11
- 期刊:
- 影响因子:1.5
- 作者:A. Pryamikov;L. Hadžievski;M. Fedoruk;S. Turitsyn;A. Aceves
- 通讯作者:A. Pryamikov;L. Hadžievski;M. Fedoruk;S. Turitsyn;A. Aceves
Spatiotemporal dynamics in a twisted, circular waveguide array
扭曲圆形波导阵列中的时空动力学
- DOI:10.1111/sapm.12511
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.7
- 作者:Parker, Ross;Shen, Yannan;Aceves, Alejandro;Zweck, John
- 通讯作者:Zweck, John
Continuum limit of 2D fractional nonlinear Schrödinger equation
二维分数阶非线性薛定谔方程的连续极限
- DOI:10.1007/s00028-023-00881-3
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:1.4
- 作者:Choi, Brian;Aceves, Alejandro
- 通讯作者:Aceves, Alejandro
Standing-wave solutions in twisted multicore fibers
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- DOI:10.1103/physreva.103.053505
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Parker, Ross;Aceves, Alejandro
- 通讯作者:Aceves, Alejandro
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