Coherent manipulation of birefringent superluminal bright solitons in a chiral medium

The superluminal solitonic propagation behavior of left- and right-circularly polarized (LCP/RCP) light beams is investigated in a chiral medium. RCP and LCP beam absorption exhibits super-Gaussian-type peak behavior with spatial coordinate fluctuation around the origin. The RCP beam’s subluminal phase velocity is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>v</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>p</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>r</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> , and its refractive index is 5.47. On the other hand, the LCP beam’s superluminal phase velocity is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>v</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>p</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>r</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:math> , and its refractive index is −3.65. Both LCP and RCP beams propagate at superluminal group speeds in the medium. The RCP and LCP beams’ maximum group index values are determined to be <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>N</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>g</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>33522</mml:mn> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>N</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>g</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1305</mml:mn> </mml:math> . The group velocities that correspond to this are <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>v</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>g</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mn>33522</mml:mn> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mi>v</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>g</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mn>1305</mml:mn> </mml:math> . With the position of greater nonlinearity and periodicity changing with forward time flowing, the RCP and LCP pulses E ( r , t ) (+) and E ( r , t ) (−) exhibit superluminal-peaked soliton characteristics. With increasing forward time, the LCP pulse intensity shifts to a positive position while the RCP pulse intensity shifts to a negative position. The bright superluminal solitonic intensities