色散缓变光纤中宽带调制不稳定性谱的产生

本文报道色散缓变光纤中调制不稳定性效应研究.从非线性Schrodinger方程出发,获得了增益谱与纵向色散变化参量和光纤传输距离的一般关系.研究发现,色散缓变光纤中调制不稳定性的增益谱较常规光纤中的宽得多.调节光纤色散纵向变化参量,可以得到较宽的增益谱.该文的研究结果为光纤中利用调制不稳定性产生超短孤子脉冲提供了理论根据.     

光子晶体光纤中调制不稳定现象与超连续光谱的产生

研究了光子晶体光纤中调制不稳定性效应.从非线性薛定谔方程出发，计算和分析了光子晶体光纤中反常色散区以及正常色散区内的调制不稳定性现象，详细讨论了超短脉冲的脉宽、峰值功率、高阶色散和高阶非线性效应（如脉冲内喇曼散射、自陡峭效应）对调制不稳定性产生的影响.结果表明：二阶色散对调制不稳定性的影响要远大于三阶色散，同时也发现随着初始脉冲宽度的减小，调制不稳定性旁瓣增大但是强度有所降低.另外还发现高阶非线效应如自陡峭和喇曼效应会在不同程度上抑制调制不稳定性.     

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。     

非线性色散渐减光纤中高峰值脉冲的激发和传输

本文基于变系数的非线性薛定谔方程,数值地讨论高峰值脉冲在色散渐减光纤中的激发和传输。首先,基于变系数非线性薛定谔方程的Peregrine孤子解,解析和数值地讨论精确的Peregrine孤子在色散渐减光纤中的传输特性。其次,通过输入不同的平面波背景上的局域脉冲,研究高峰值脉冲在非线性色散渐减光纤中的激发和传输。结果显示Peregrine孤子在色散渐减光纤中传输时,会产生一个空间和时间都局域化的高峰值单脉冲,并且当啁啾为负时,脉冲的幅值增加,脉宽被压缩。若光纤系统存在增益,脉冲的幅值也会增加。由于非线性光纤中的调制不稳定性过程,不同平面波背景上的小局部扰动都可激发出高峰值脉冲,除了峰值和宽度略有不同外,激发脉冲的形状几乎相同。     

色散缓变掺铒光纤放大器的调制不稳定性

由于掺铒光纤放大器(EDFA)存在增益,相比于传输光纤它有较小的调制不稳定性阈值,使其很容易受到调制不稳定性的影响.本文将用微扰法分析基本的非线性薛定谔方程,研究色散缓变掺铒光纤放大器的调制不稳定性,分析其调制不稳定性积分增益谱与输入信号功率、放大器增益、放大器的长度、光纤纵向色散变化参量的关系.结果显示增大光纤纵向色散变化参量值是减小调制不稳定性对放大器影响的有效途径.通过分析调制不稳定增益产生长度,表明合理的选择放大器的长度可以消除调制不稳定性增益的产生.     

增益色散和双光子吸收对光纤放大器中自相似脉冲的影响

以包含增益色散、增益饱和、三阶色散、自陡峭、自频移等高阶效应的光纤放大器为研究对象,对其产生渐近抛物型自相似脉冲的条件及传输特性进行了详细的讨论.结果表明,合理选择系统参数,在渐近约束条件下,可以获得不同振幅和脉宽大小的自相似脉冲;此外,非线性增益(或吸收)与非线性谱宽限制在自相似脉冲存在的范围内近似成线性比例关系,且脉冲的有效脉宽,功率,峰值振幅及能量的大小及增长速度也将随参数的变化面变化.相关结果将为实验中调节光纤放大器以及系统参数的选择提供一定的理论参考.     

高斯变迹布拉格光纤光栅中的调制不稳定性

利用激光脉冲在光纤光栅中传播时所遵守的相干耦合非线性薛定谔方程,研究了激光脉冲在高斯变迹布拉格光纤光栅中传输时，在反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性.结果表明在反常色散区和正常色散区都能产生调制不稳定性；在反常色散区，当输入功率达到一定数值时，产生明显的有规律的增益谱；在正常色散区，在产生调制不稳定性功率区域，调制不稳定性存在并从给定值一直持续到无穷；并且，在反常色散区和在正常色散区，增益谱都受到高斯变迹函数的制约. 关键词： 高斯变迹 布拉格光栅 调制不稳定性 增益     

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.     

Compton散射下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱北大核心CSCD

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性Schrodinge方程,将入射光和Compton散射光作为形成等离子体交叉相位调制不稳定性的新机制,给出了高阶色散和高阶非线性下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱表达式,并进行了数值模拟.结果表明:与Compton散射前相比,Comnpton散射下的四阶色散使等负色散区的交叉相位调制不稳定性的两个频谱宽度比正色散区的宽,增益谱第二谱区及其峰值更接近零点,即使小功率光波,高频散射光的高阶色散和高阶非线性对交叉相位调制不稳定性的影响依然不可忽略.正五阶非线性使交叉相位调制不稳定性加强,第二谱区增益谱宽和峰值比第一谱区增大得更为明显;负五阶非线性对交叉相位调制不稳定性起抑制作用,五阶非线性系数绝对值越大,抑制作用越明显.散射使等离子体损耗对交叉相位调制不稳定性的影响减弱,随传输距离增加,增益谱宽缓慢减小.这主要是由于散射产生的非线性有效地补偿因传输距离增加而减小非线性的缘故.     

Compton散射下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性Schrodinge方程,将入射光和Compton散射光作为形成等离子体交叉相位调制不稳定性的新机制,给出了高阶色散和高阶非线性下等离子体交叉相位调制不稳定性增益谱表达式,并进行了数值模拟.结果表明:与Compton散射前相比,Comnpton散射下的四阶色散使等负色散区的交叉相位调制不稳定性的两个频谱宽度比正色散区的宽,增益谱第二谱区及其峰值更接近零点,即使小功率光波,高频散射光的高阶色散和高阶非线性对交叉相位调制不稳定性的影响依然不可忽略.正五阶非线性使交叉相位调制不稳定性加强,第二谱区增益谱宽和峰值比第一谱区增大得更为明显;负五阶非线性对交叉相位调制不稳定性起抑制作用,五阶非线性系数绝对值越大,抑制作用越明显.散射使等离子体损耗对交叉相位调制不稳定性的影响减弱,随传输距离增加,增益谱宽缓慢减小.这主要是由于散射产生的非线性有效地补偿因传输距离增加而减小非线性的缘故.     

局部高斯变迹布拉格光纤光栅中的调制不稳定性

利用激光脉冲在光纤光栅中传播时所遵守的相干耦合非线性薛定谔方程,研究了激光脉冲在局部高斯变迹布拉格光纤光栅中传输时,在反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性。结果表明在反常色散区和正常色散区都能产生调制不稳定性;在反常色散区,当输入功率达到一定数值、传输距离一定时,当f=-1禁带之上能带底时,调制不稳定性增益的强度最强、宽度最窄;当远离能带底时强度减弱、宽度变宽;在正常色散区,在产生调制不稳定性功率区域,调制不稳定性存在并从给定值一直持续到无穷;并且,在反常色散区和在正常色散区,增益谱都受到局部高斯变迹函数的制约。     

光子晶体光纤耦合器中的标量调制不稳定性

从光纤耦合器的耦合模方程出发,用偶奇超模对其进行重写,讨论了当输入条件使奇偶超模其中之一被单独激发时,在光子晶体光纤耦合器中的调制不稳定性.结果表明：光子晶体光纤耦合器中在正常和反常色散区均存在调制不稳定性,并且调制不稳定性与三阶色散项无关、与四阶色散项有关,给出了增益谱在不同色散区随输入功率的变化关系;当满足一定条件时,在光子晶体光纤耦合器中传播的准连续波可以分解成脉冲序列,由此可以分离和提取超短脉冲. 关键词： 光子晶体光纤耦合器 偶次超模 奇次超模 标量调制不稳定性     

强脉冲信号在光纤参变放大器中的放大特性研究

考虑到抽运损耗、走离、色散和非线性等效应,用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薛定谔方程组,就强脉冲信号在连续光抽运光纤参变放大器中的放大情况进行了理论研究。研究结果表明,强脉冲信号除经历振幅放大,脉冲时域展宽等过程外,还会发生令人感兴趣的脉冲分裂现象,即一个脉冲信号分裂为两个子脉冲。而且即使在连续光抽运的情况下,走离效应对强脉冲信号的放大也产生了显著影响,即促使两个子脉冲振幅不等以及脉冲漂移。最后,强脉冲信号独特的放大特性用光纤参变放大器的饱和增益特性做了很好的解释,并指出脉冲分裂现象在信号抽样、脉冲压缩、光时分复用系统中有潜在用途。     

强双折射光纤中单一频率传输区域的调制不稳定性

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了单一频率的线偏振光,且偏振方向沿两个双折射轴的分量强度相等时,在反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性.结果表明在反常色散区和正常色散区,对应不同的功率区域输入脉冲有不同的增益谱,并且当输入脉冲功率一定时,双折射性质变化导致增益谱表现出明显的不同.     

Modulational instability in the cubic-quintic nonlinear Schrödinger equation through the variational approach

The dynamics of nonlinear pulse propagation in an average dispersion-managed soliton system is governed by a constant coefficient nonlinear Schrödinger (NLS) equation. For a special set of parameters the constant coefficient NLS equation is completely integrable. The same constant coefficient NLS equation is also applicable to optical fiber systems with phase modulation or pulse compression. We also investigate MI arising in the cubic-quintic nonlinear Schrödinger equation for ultrashort pulse propagation. Within this framework, we derive ordinary differential equations (ODE’s) for the time evolution of the amplitude and phase of modulation perturbations. Analyzing the ensuing ODE’s, we derive the classical modulational instability criterion and identify it numerically. We show that the quintic nonlinearity can be essential for the stability of solutions. The evolutions of modulational instability are numerically investigated and the effects of the quintic nonlinearity on the evolutions are examined. Numerical simulations demonstrate the validity of the analytical predictions.     

强双折射光纤中任意偏振方向矢量调制不稳定性

利用光脉冲在非线性双折射光纤中传播时所遵循的相干耦合非线性薛定谔方程,研究了偏振方向与双折射轴成任意角度时，在反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性.结果表明，在反常色散区和正常色散区存在不稳定偏振区域和稳定偏振区域，对应不同的不稳定偏振区域，输入临界功率不同，脉冲有不同的增益谱. 关键词： 任意偏振方向 矢量调制不稳定性 非线性光纤 双折射     

保偏光纤中相近频率传输区域的调制不稳定性

利用激光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了保偏光纤中两相近频率的线偏振光，其偏振方向相互正交且平行于光纤的双折射轴，且偏振方向沿两个双折射轴的分量强度相等时，在同为反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性.结果表明在反常色散区和正常色散区都能产生调制不稳定性；在正常色散区存在不同的调制不稳定性功率区域，对应不同的功率区域，导致增益谱表现出明显的不同，并且当输入功率一定时，波长差(或频率差)的变化导致增益谱的变化. 关键词： 相近频率传输区域 双折射 保偏光纤 调制不稳定性     

非线性管理光纤光栅中的调制不稳定性研究

基于非线性耦合模方程,研究了非线性管理光纤光栅中的调制不稳定性,得到了调制不稳定性的色散关系。与常规的非线性光纤光栅相比,在非线性管理光纤光栅中,克尔非线性的变化改变了调制不稳定性增益谱的谱宽和幅度,并导致新的不稳定性区域的出现:在反常色散区,原来关于零波数对称的两个旁瓣随着克尔非线性变化的增加其增益幅度递减至零,在经历了一段无增益区域之后,又逐渐形成了在零波数附近区域的一个新的单峰;而在正常色散区,除了原来的两个增益区域之外,零波数附近出现了新的增益区,增益的幅度随克尔非线性变化的增加而递增。可见,非线性管理光纤光栅给调制不稳定性的产生提供了更多的空间。     

Experimental study on pulse propagation characteristics at normal dispersion region in dispersion flatted fibers

Pulse propagation characteristics at normal-dispersion region in dispersion-flatted-fibers are experimentally investigated by employing the second-harmonic generation frequency-resolved optical gating (SHG-FROG) method. It is found that the experimental results are consistent with the theoretical prediction. The initial optical pulse with negative chirp is compressed for nonlinear effect in the normal-dispersion fiber, and it evolves into near Gaussian pulse. Temporal width of the optical pulse decreases with the increase of the input power and propagation distance. The output pulse width for small dispersion is less than that for great dispersion at the same input power. The spectrum of the output pulse is still symmetrical about the central wavelength, and is broadened with the increase of input power. The spectral width of the output pulse is much wider than the input spectral width.