全正色散耗散孤子掺镱光纤激光器

研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器,在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲.耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果.实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1nJ.此外,对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致,证实了全正色...     

光纤热极化过程的实时测试研究

通过热极化可以使中心对称的熔石英光纤中产生二阶非线性效应和线性电光效应。为了解各热极化过程参量对热极化产生的线性电光效应的影响,利用全保偏光纤马赫一曾德尔干涉仪构造了一套光纤热极化的实时线性电光效应测试系统,并利用其进行了光纤热极化全过程的监控测试。在线测试了热极化过程的一些参量,例如极化电压、极化时间、以及极化温度等对热极化光纤中产生的线性电光效应的影响。实时测试研究表明,在光纤中施加尽可能高的极化电场将可能在光纤中产生较高的线性电光效应。对侧边抛磨光纤结构的热极化器件,考虑到器件的抗强电场击穿能力,可选用3．o～4．0kV左右的极化直流电压。当施加3．0kV左右的极化电压时,热极化优化时间约为16min,最佳热极化加热温度约为190℃。     

基于增益诱导光纤激光器的实验研究及理论分析

利用非线性偏振旋转技术,实现了正色散掺铒光纤激光器的自启动锁模,产生了一种新型的增益诱导孤子脉冲输出.该类型脉冲的光谱近似为矩形,半高全宽光谱宽度可达19 nm以上,脉宽为皮秒量级.增益诱导孤子脉冲的形成是增益饱和、光谱滤波效应、腔内色散和各种非线性效应共同作用的结果.同时还分析了脉冲啁啾特性及峰值功率等参数.当抽运功率增加时,该激光器还可以实现双脉冲模式下运转. 关键词： 光纤激光器 增益诱导孤子 啁啾     

饱和放大情形下光纤参量放大器的增益和带宽特性研究

利用龙格库塔法数值求解非线性耦合方程,研究了单抽运光纤参量放大器在增益饱和区的增益谱特性.通过比较考虑抽运光损耗与忽略抽运光损耗增益谱的差别,分析了抽运光损耗对增益谱的影响.此外,给出了在饱和放大区,信号光的增益谱与光纤长度、输入信号光功率、抽运光波长与零色散波长偏离之间的关系.发现在饱和放大区,增益的整体水平有所下降,增益谱的可用带宽相对于小信号放大有所减少,增益谱在可用带宽范围内出现了旁瓣.这些结果将对工作在饱和放大区的单抽运光参量放大器的设计提供有益的帮助.     

非线性效应对前向受激布里渊散射分布式传感的影响

以光力时域分析传感器为例,实验研究了非线性效应对前向受激布里渊散射分布式传感的影响,并给出了优化过程.前向受激布里渊散射的产生由于增益系数低,需要较高的脉冲功率(W级)进行激发,由于读取脉冲光与散射光同向传输特性,高功率脉冲将诱发前向受激布里渊散射传感系统中各种非线性效应.借鉴前人激活-读取分离技术,可有效避免激活脉冲非线性效应的影响,然而读取脉冲非线性效应对传感性能仍存在直接影响.基于此,本文研究了不同读取脉冲功率条件下,非线性效应对前向受激布里渊散射传感性能的影响及其物理机理;具体展示了～4.7 km标准单模光纤中,一、二阶散射边带随读取脉冲功率的演化过程,最终找到了优化区间,得到较为完美的本地增益谱,并且延长了传感距离.     

各向同性光纤中拉曼增益对光脉冲自陡峭的影响

运用数学解析法导出了关于拉曼增益与自陡峭综合效应的光脉冲传输方程,在此基础上引入洛伦兹模型将拉曼增益整合到非线性系数中来研究光脉冲中拉曼增益对自陡峭效应的作用,重点分析了高斯脉冲在各向同性光纤中传播时,拉曼增益对其自陡峭效应具体影响方式,结果表明拉曼增益会减弱自陡峭中后沿偏移程度,减小脉冲展宽,但不会影响其峰值大小.     

光纤参量放大饱和增益特性研究

通过数值分析的方法推导出光纤参量放大饱和信号增益和信号输出功率的数学表达式.计算分三步, 首先数值求解描述参量放大过程的非线性耦合方程得出一系列数值, 然后用控制变量法找到饱和信号增益的函数形式, 最后用最小二乘法拟合出系数（与数字积分结果比较, 最大相对误差不超过0.46‰）.同样也得出了饱和信号输出功率的表达式.计算结果与已有实验结果相吻合.     

有源非线性光纤中光脉冲的再生特性研究

提出了一种利用有源非线性光纤同时实现信号放大和整形的方案.根据有源非线性光纤中导波光脉冲的四波混频耦合模方程,采用对称分步傅里叶算法计算了光纤中增益分布对系统输入输出功率转移函数的影响,并给出了一种基于功率转移函数的全光2R再生性能评价方法(可用功率转移函数曲线上的三个特征点来表征).分析了增益泵浦方式、增益大小以及光纤长度对数据泵浦四波混频2R再生性能(包括输入消光比、输出消光比、消光比提升以及饱和增益等)的影响.研究表明,在同向增益泵浦情形下,提高泵浦功率可以有效提高全光2R再生器的饱和增益特性,并且使空号/传号的输入阈值功率减小;增加光纤长度同样可以有效提高再生器的饱和增益,但它会增加空号/传号的输入阈值功率.上述结论可为基于有源非线性光纤的全光2R再生器研制提供理论指导.     

拉曼效应和参量放大共同作用下增益谱特性

根据激光脉冲在双折射光纤中传输时, 拉曼效应和参量放大共同作用下所所遵循的耦合模方程, 基于平行拉曼增益的洛伦兹模型, 给出了输入抽运波偏振方向沿相互正交的双折射轴时, 拉曼效应和参量放大共同作用所导致的增益. 讨论并分析了在不同色散区相关参量对增益谱特性的影响. 结果表明, 拉曼效应改变了非线性和色散的相互平衡, 使得参量放大斯托克斯波与反斯托克斯波增益谱彼此不对称; 当输入功率一定时, 其增益谱结构确定, 非线性系数和色散系数两者之间相对变化时, 增益谱的强度和展宽有所改变.     

自启动被动锁模掺饵光纤激光器的研究

在非线性光纤环形镜非线性开关效应和块状半导体波导饱和吸收效应的共同作用下，实现了掺饵光纤激光器的自启动被动锁模，获得了十分稳定的锁模脉冲序列，观察到高次谐频锁模脉冲输出。分析了非线性光纤环形镜的非线性开关反射特性。     

光纤参变放大器光纤长度的优化设计

随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。     

光子晶体光纤中交叉相位调制光谱展宽特性研究

实验研究了超高速时分复用信号与探测光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的交叉相位调制光谱展宽特性,从光谱学的角度分析了信号光波长漂移,泵浦光与信号光总功率及功率比,二者偏振态失配对交叉相位调制光谱展宽效应的影响,探讨了实现偏振不敏感交叉相位调制效应的可行性。研究发现,在36 nm波长范围,总功率大于23 dBm,泵浦光与信号光功率比合理,二者偏振态匹配时交叉相位调制效果最好,交叉相位调制的偏振相关性为11 dB,指出利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中的残余双折射,调节泵浦光与光纤双折射主轴成45°,可以实现偏振不敏感交叉相位调制效应,随后的理论模拟和实验结果相一致。研究结果为实现基于交叉相位调制原理工作的超快全光信号处理器件作了充分准备。     

基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器

多波长光纤激光器是未来波分复用光通信系统的理想光源,提出和展示了一个基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器,非线性偏振旋转诱导的强度相关非均匀损耗能有效地抑制均匀加宽增益介质掺铒光纤中的模式竞争,从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出,实验实现了最多18个波长的多波长输出.另外,此激光器没有使用传统的滤波器,而是在激光腔内插入一段保偏光纤,保偏光纤与偏振相关隔离器构成一等效Lyot双折射光纤周期性滤波器.利用这种在线型的双折射光纤滤波器简化了光纤激光器的结构,使它更易于集成.还实验研究了多波长输出随抽运功率的演化,发现抽运功率对多波长的均匀性影响很大.     

Optimized amplification of femtosecond optical pulses by dispersion management for octave-spanning optical frequency comb generation

We report a method for optimizing the amplification of femtosecond optical pulses by using dispersion management. The amount of dispersion provided to the seed optical pulse of an erbium-doped fiber (EBF) has an optimal region that enhances the output power of an amplifier. The power enhancement is accompanied by spectral broadening, which originates from adiabatic narrowing in the erbium-doped fiber. The amplified optical pulses can be used to generate an octave-spanning optical frequency comb (OFC) by employing a highly nonlinear fiber (HNLF).     

基于高非线性光纤中非线性偏振旋转效应的全光逻辑门研究

提出了一种新型的基于高非线性光纤(HNLF)中非线性 偏振旋转(NPR)效应的全光逻辑门实现方案. 将两路非归零码数据信号A和B以及一路直流光同时注入HNLF, 光功率变化导致的非线性双折射在两个偏振分量上引入非线性相对相移, 从而导致光信号的偏振态旋转. 在HNLF输出端, 通过波分解复用器和偏振分束器同时滤出数据信号和直流光的正交偏振态, 从而同时实现多种基础组合逻辑, 并可以在同一段HNLF中实现较为复杂的半加器、半减器逻辑功能. 理论分析了信号光在HNLF中的偏振态演化, 以及利用HNLF中的NPR效应同时实现多种全光逻辑门的原理. 并在实验中得到了10 Gbit/s全光信号"与”、"非”、"或”、"同或”、"异或”、"A· B”、"A·B”、半加器、半减器等逻辑功能, 验证了方案的可行性.     

混沌信号在光纤传输过程中的非线性演化

对光纤混沌传输理论及混沌信号与光纤传输媒介相互作用的物理机制进行了理论研究. 通过耦合激光混沌系统和光纤传输信道，提出光纤混沌信号传输的非线性演化物理模型. 着重分析光纤自相位调制对激光混沌信号传输与演化的作用. 结果表明：自相位调制不影响混沌信号脉冲的形状，但能产生非线性相移使混沌信号频谱展宽；自相位调制不影响混沌信号脉冲的功率分布和场强分布，但能影响混沌信号脉冲的功率频谱分布，影响混沌信号光场以及慢变场的变化. 提出混沌信号在光纤传输中的非线性演化频率啁啾和形式，数值模拟了混沌信号在光纤传输过程中的相位、频谱、场以及场的慢变部分的相空间等演化形式和特点. 关键词： 混沌 光纤 传输 演化     

磁光非线性光纤中光参量增益的研究

将光纤中磁光效应和非线性效应作为微扰,推导了磁光四波混频的耦合模方程.通过解析解研究了各向同性磁光非线性光纤的参量过程,并指出利用磁光耦合系数的色散特性可以实现四波混频的相位匹配.同时,采用龙格-库塔法分析了在线双折射磁光非线性光纤中,忽略费尔德常量的波长依赖性时,左旋圆偏振光参量增益的磁控特性,指出了实验中采用较高费尔德常量的非线性光纤的必要性.研究表明:1)对于低线双折射磁光非线性光纤,优化双折射大小可以获得最大的参量增益;2)根据参量增益对磁光耦合系数的单调依赖特性,适当选择光纤长度、泵浦功率以及输入导波光的偏振态,可使参量增益的磁可调范围大大提高.     

光子晶体光纤中多泵浦四波混频光谱增益特性研究

研究了信号与泵浦光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的多泵浦四波混频光谱增益特性,从光谱学的角度分析了泵浦光波长漂移,泵浦光偏振方向平行与正交,信号光相对于泵浦光偏振态失配,二者总功率对多泵浦四波混频光谱增益特性的影响,探讨了泵浦光数目对多泵浦四波混频光谱增益特性的冲击。研究发现在36.4 nm波长范围,二者偏振态匹配时多泵浦四波混频效果最好,同时,多泵浦四波混频效应对偏振极为敏感,若两束泵浦光偏振态垂直,则它们分别与信号光发生四波混频,反之,则两束泵浦光之间亦会发生四波混频作用,且在正交泵浦的前提下,信号光偏振方向变化会直接导致各闲频光增益大小发生变化;进一步指出当采用三束连续泵浦光时,同样可以在一定波长范围内实现多泵浦四波混频效应。这些研究对于开发基于光子晶体光纤中多泵浦四波混频效应工作的超快光子器件具有一定的指导意义。     

光纤放大器增益饱和对有源光纤环形腔滤波特性的影响

从理论和实验两个方面研究了有源光纤环形腔滤波器输入光功率对光纤放大器增益的影响及由此引起的对有源光纤环形腔滤波特性的影响。在考虑上述影响的情况下 ,对有源光纤环形腔滤波器参数的优化作了讨论