8、非线性光学系统中的涨落逃逸及相关现象

非线性光学系统中的涨落逃逸及相关现象

1. 引言

非线性科学，尤其是非线性光学，通常需要对模型进行简化和近似求解。模拟技术在研究非线性系统的涨落现象中发挥着越来越重要的作用，它能让我们详细研究模型系统的行为。本文聚焦于非线性光学系统中的涨落逃逸及相关现象，即系统在相对较弱噪声影响下，从平衡态出现较大偏差的情况。

在非线性光学中，噪声主要有两个来源：
- 内部噪声 ：源于宏观系统自身，如原子自发辐射的随机性和原子能级粒子数的涨落。这类噪声的物理特性与描述系统“常规”动力学的模型密切相关。在许多情况下，可假设噪声为高斯白噪声。
- 外部噪声 ：例如激光泵浦功率的波动。其物理特性因系统而异，相关时间通常比内部噪声长，影响可能很大且出人意料。

一般来说，非线性光学中的涨落具有时空特性。在很多情况下，系统的空间模式能很好地分离，此时系统的动力学主要由几个主导模式决定。这种模式在高Q值的有源和无源光学腔中很常见。随着微电子技术的发展，研究具有离散空间结构的系统变得尤为重要。

随机共振（SR）是一种非常显著的现象，在非线性系统中，适当强度的外部噪声可以增强弱周期信号，甚至提高信号噪声比（SNR）。SR现象广泛存在，在非线性光学系统中也得到了广泛研究，包括激光器、无源光学系统等。此外，还介绍了一种与随机共振相关的新型光学外差技术，即噪声增强的光学外差。

2. 随机共振与噪声保护外差

2.1 引言

随机共振的概念由Benzi等人提出，他们发现非线性系统中的弱周期信号可通过添加适当强度的外部噪声得到增强，信号噪声比也常常会提高。目前，