高斯脉冲在半导体光放大器中传输的解析表征

采用解析方法,在考虑材料损耗和色散的情况下,详细研究了无啁啾高斯脉冲和啁啾高斯脉冲在半导体光放大器中传输的物理过程,分析了强度增益、脉冲宽度和频率啁啾与线宽增强因子、色散系数、小信号增益特征参数及初始啁啾之间的关系。结果表明:当输入变换极限的高斯脉冲时,色散会引起增益压缩,脉冲展宽和频率啁啾;同样情况下,线宽增强因子越大,脉宽加宽越明显,输出脉冲啁啾越大,且随着线宽增强因子的增大,输出脉冲啁啾极大值向特征参数值较小的一边移动。当输入啁啾高斯脉冲时,初始脉冲啁啾越大,增益压缩越明显,啁啾系数为正时,脉冲单纯展宽,输出啁啾随特征参数的增大而逐渐减小,啁啾系数为负时,初始啁啾与群速度色散导致的啁啾相互竞争,致使脉冲先被压缩后被展宽;脉冲最窄处对应的特征参数随线宽增强因子的增大而先增大后减小,输出啁啾随特征参数的增大而经历振荡后趋于平稳。     

棱镜对色散补偿系统的时域ABCD矩阵分析方法

讨论了棱镜对的负色散效应,利用时域ABCD矩阵方法分析了高斯型光脉冲经棱镜对色散补偿系统的脉宽和啁啾的变化,指出输出光脉冲的脉宽是展宽还是压缩,与棱镜啁啾、棱镜间距和光脉冲在棱镜中传输的距离的取值有关.讨论了棱镜对色散补偿系统对脉冲压缩的最佳条件,指出此时输出光脉冲脉宽随棱镜啁啾的增大而骤减,且骤减程度随啁啾增大而逐渐削弱,最后趋于一稳定值.     

色散缓变光纤的非线性啁啾效应

由于光孤子在光纤中传输受到啁啾效应等多种因素的影响 ,使孤子脉宽展宽 ,光脉冲在终端变得不可检测 ,严重影响误码率 ,所以研究不同因素对孤子脉宽的影响有其重要意义。本文求解了色散缓变光纤中含频率非线性啁啾效应的NLS方程 ,由得到的孤子解讨论了非线性啁啾效应和色散缓变效应对孤子脉宽的影响 ,由此说明 ,色散缓减效应等效长距离分布参数光纤放大器的增益 ,它导致非线性效应增加 ,孤子进一步被压缩 ,非线性啁啾效应使孤子在z值较小时 ,其脉宽收缩 ,在z值较大时又使孤子脉宽展宽。     

光孤子传输的实验研究

本文采用正常色散光纤对增益开关型(GS-DFB)的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿,获得接近变换极限的类孤子脉冲,并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。     

啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究

根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理,提出通过控制啁啾光纤光栅的温度,改变其色散量,从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器,用空间光栅对作为脉冲压缩器,通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况,间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知,当温度从-7℃上升到50℃时,脉宽从1057fs先下降到764fs后又上升到910fs,共变化了439fs。在此过程中,随温度的上升,啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。     

啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究EI北大核心CSCD

根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理,提出通过控制啁啾光纤光栅的温度,改变其色散量,从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器,用空间光栅对作为脉冲压缩器,通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况,间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知,当温度从-7℃上升到50℃时,脉宽从1057fs先下降到764fs后又上升到910fs,共变化了439fs。在此过程中,随温度的上升,啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。     

色散缓变光纤中初始啁啾对超高斯脉冲传输特性的影响

从非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了色散缓变光纤中超高斯脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解,讨论了初始啁啾对色散缓变光纤中超高斯脉冲传输特性的影响.求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了初始啁啾和脉冲前后沿锐度对呈指数变化的色散缓变光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响.结果表明:初始嘣啾、色散缓变和脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲的振幅、脉宽、唰啾和相位有直接影响,脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲中心位置没有影响,超高斯脉冲传输过程中会产生唰啾,但脉冲中心的等效频率保持为常数.     

色散介质中啁啾高斯脉冲的时间和光谱特性

对啁啾高斯脉冲光束在色散介质中的时间和光谱特性作了研究.给出了远场光谱蓝移和脉冲展宽的解析式.结果表明：通过选择适当的啁啾参量,啁啾高斯脉冲光束沿轴上传输色散长度时,脉冲可恢复到初始值.随啁啾参量增加,谱线宽度展宽,轴上光谱蓝移增加,在远场蓝移趋于一渐近值.随啁啾参量增加,离轴光谱红移增加.     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

啁啾高斯脉冲通过增益色散介质的传输特性

采用复数波数定义和衍射积分方法,研究了啁啾高斯脉冲在增益色散介质中的传输特性,给出了介质增益谱为洛仑兹分布时的频谱分布以及时空分布的传输解析公式,详细分析了传输过程中光场的频谱和时空分布、脉宽和频谱变化以及谱移等特性。结果表明,啁啾高斯光束在介质中传输时其时间波形仍保持高斯分布不变,但在传输过程中其脉宽会发生变化。在传输过程中,啁啾参量会影响谱宽的减小程度以及谱移的幅度。啁啾参量越大,脉宽展宽和谱宽压窄的效果越明显,同时,随着传输距离的增大,光谱谱移也越明显。对于给定的啁啾参量,随着传输距离的增大,谱移将最终趋于一恒定值。     

啁啾高斯脉冲经啁啾光纤光栅反射后的传输特性

在考虑侈阶和高阶色散的情况下,给出了啁啾高斯光脉冲被啁啾光纤光栅反射后在光纤中传输时脉冲展宽的解析析式,。讨论了啁啾光栅脉减压缩和色散补偿中的几个重要问题。以线性啁啾光纤光栅为实例进行了数值计算,发现了脉冲殿宽的对称性质,最后提出一种新颖的可用于估算脉冲受光纤光栅作用后脉宽展宽的简单办法。     

参量荧光脉宽的理论与实验研究EI北大核心CSCD

参量荧光是基于光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的光参量放大器的本征量子噪声。它不具备与主激光相同的时域啁啾特性,在压缩器中形成不可压缩的脉冲底座,降低了激光脉冲的信噪比。在小信号增益情况下,基于解析公式给出了不同抽运波形、不同增益、不同系统带宽和啁啾率情况下参量荧光脉宽的演化规律。结果表明:单级放大器输出荧光脉宽正比于抽运光脉宽;荧光脉宽随着增益的增大而变小;增益一定的情况下,荧光脉宽随着超高斯波形阶数的增大而变大。对OPCPA系统而言,展宽-压缩系统对荧光存在色散展宽的作用,其最终输出荧光脉宽与系统带宽、啁啾率紧密相关。基于拍瓦OPCPA(PW-OPCPA)实验平台进行了相关的验证实验,实验结果与理论具有良好的一致性。     

参量荧光脉宽的理论与实验研究

参量荧光是基于光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的光参量放大器的本征量子噪声。它不具备与主激光相同的时域啁啾特性,在压缩器中形成不可压缩的脉冲底座,降低了激光脉冲的信噪比。在小信号增益情况下,基于解析公式给出了不同抽运波形、不同增益、不同系统带宽和啁啾率情况下参量荧光脉宽的演化规律。结果表明:单级放大器输出荧光脉宽正比于抽运光脉宽;荧光脉宽随着增益的增大而变小;增益一定的情况下,荧光脉宽随着超高斯波形阶数的增大而变大。对OPCPA系统而言,展宽-压缩系统对荧光存在色散展宽的作用,其最终输出荧光脉宽与系统带宽、啁啾率紧密相关。基于拍瓦OPCPA(PW-OPCPA)实验平台进行了相关的验证实验,实验结果与理论具有良好的一致性。     

正色散克尔介质中光脉冲的传输

综合考虑了在２＋１维正色散介质中克尔效应衍射、色散对光脉冲传输的影响，得到了脉宽、束宽传输的一般规律，并以高斯光束为例用数值法近似讨论了耦合强度、初始脉宽、初始啁啾对自聚焦及自相位调制自脉宽压缩的影响。     

正色散克尔介质右光脉冲的传输

综合考虑了在２＋１维正色散介质中克尔效应衍射，色散对光脉冲传输的影响，得到了脉宽，束宽传输的一般规律，并以高斯光束为例用数值法近似讨论了耦合强度，初始脉宽，初始啁啾对自聚焦及自相位调制自脉宽压缩的影响。     

一种新型的利用重构等效啁啾超结构光纤光栅消啁啾技术研究

提出了一种利用重构等效啁啾超结构光纤光栅对啁啾光脉冲进行频域消啁啾和时域脉宽压缩的方法.由于重构等效啁啾技术可实现任意物理可实现滤波特性的光纤光栅,因此所提出的新型消啁啾方法可以针对任意啁啾模型的脉冲.仿真结果表明,对于脉宽为20 ps,啁啾系数为-5,啁啾模型为线性、高斯型、洛仑兹型的啁啾高斯脉冲,其被消啁啾后时间带宽积分别由初始的225,265,250下降到0458,0708,0731,脉宽压缩效果明显.针对商业软件给出的增益开关分布反馈半导体激光器输出光脉冲的模型,实际制作相应的重构等效 关键词： 重构等效啁啾 光纤光栅 啁啾 增益开关分布反馈半导体激光器     

光脉冲在负色散克尔介质中传输的时空耦合特性

本文综合考虑了在(3+1)维负色散介质中Kerr效应、衍射、色散对光脉冲传输的影响,用变分原理和数值计算的方法对带啁啾高斯光束的传输特性进行了研究,讨论了非线性时空耦合参数,初始束宽、脉宽、散聚特性对时空“自聚焦”特性的影响,计算表明利用会聚光束在负色散克尔介质中传输的耦合作用,可以压缩脉宽,这可作为一种新的压缩脉宽的方法。     

全啁啾镜色散补偿的亚8 fs钛宝石激光器

报道了一种基于全啁啾镜腔内色散补偿的、可长期稳定运行的亚8 fs钛宝石激光器.在4 W绿光抽运下, 可获得300 mW、86 MHz脉冲输出.腔内用于色散补偿的两对啁啾镜是国内自主设计自行镀膜的, 其对色散的精确控制可以在腔内不加尖劈对的情况下获得半宽超过150 nm超宽带输出.利用腔外色散补偿, 脉冲宽度被压缩至7.9 fs, 这是目前采用国产啁啾镜获得的最短脉宽, 也是无尖劈对谐振腔获得的最短脉宽.同时, 利用电路系统提供实时反馈调节, 可保证钛宝石激光器长期稳定运行, 24 h内功率抖动约0.6%.     

半导体激光放大器用于啁啾补偿的研究

详细分析了饱和工作状态下的行波半导体激光放大器的啁啾特性，从理论上证了实了利用其增益饱和所引起的自相位调制来对光源啁啾和光纤色散进行啁啾补偿的可行性，并且发现，对于不同脉宽的入射脉冲，光放大器均能发挥相位补偿的作用，这一特性可用来在长距离光纤传输系统中，对微弱啁光脉冲同时进行能量和相位的补偿。     

有限宽度背景中的啁啾灰孤子

基于在正常色散区的变系数非线性薛定谔方程,考虑一个带有微扰的参数渐减光纤系统,并利用数值模拟方法,对超高斯型有限宽度背景波和有限宽度背景中啁啾灰孤子的传输进行详细地研究.结果表明,超高斯背景波可以在带有微扰的参数渐减光纤系统中不受负载啁啾灰孤子的影响而稳定传输.当取背景波脉宽与啁啾孤子的初始脉宽比例大于或等于50时,有限宽度背景中啁啾灰孤子的数值结果基本与精确解相吻合.即使选取的背景波脉宽不宽,有限宽度背景中的啁啾灰脉冲仍可以很好的保持其孤子性质.