线性啁啾光脉冲在具有纵向增益光纤中的自相似传播研究

非线性薛定谔方程是光脉冲在光纤中传播时所遵循的基本方程.本文利用分步傅里叶方法从数值结算的角度研究了具有线性啁啾的光脉冲在具有横向增益光纤中的自相似传播特性.研究表明:当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号相同时,由于在传播过程中自相位调制和群速度色散分别起主要作用,不论何种形式的光脉冲在传输过程中均会受到压缩,但随着传播距离的增加压缩的光脉冲会展宽;埃尔米特高斯输入和正弦输入在传播过程中的光强分布是对称的,拉盖尔高斯输入在传播过程中会发生能量交换而表现出明显的偏转;当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号不相同时,在传播过程中群速度色散始终起主要作用,脉冲一直展宽.这些研究结论可能为未来光纤压缩器、光纤放大器以及新型THz调制波源的制备提供新的理论基础和方法.     

单模光纤正常色散区零色散波长附近的啁啾演变特性

利用傅里叶变换法,首次推出了单模光纤正常色散区中二阶、三阶色散共同决定群速度色散效应时,所致啁啾的解析表达式.利用数位解法,模拟了零色散波长附近群速度色散效应和自相位调制效应共同导致的啁啾演变过程.计算结果表明:啁啾为非线性的,且有极值,因而导致脉冲形状的畸变.     

三角形光脉冲在正色散光纤中产生的实验研究

利用一种无源非线性脉冲整形方法, 实现了在普通正色散(ND)光纤中产生三角形光脉冲, 此方法依赖于脉冲预啁啾和脉冲在ND光纤中传输时群速度色散与自相位调制的相互作用. 实验研究表明, 在较宽的脉冲预啁啾值范围内, 通过优化脉冲输入功率和脉冲传输的ND光纤长度, 均可得到典型的三角形光脉冲: 脉冲时域形状前后沿的变化率接近恒定、整个脉冲具有线性频率啁啾. 另外, 在不同的脉冲预啁啾下, 要得到高质量的三角形光脉冲, 均需要较高的脉冲输入功率; 并且脉冲预啁啾较大时, 三角形脉冲的形成对ND光纤长度和脉冲输入功率有较大的容差, 易获得三角形光脉冲.     

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。     

基于光电振荡器和孤子压缩的双波长、高稳光窄脉冲

提出了一种在波长双环路光电振荡器(OEO)中,利用啁啾压缩和孤子压缩效应产生光窄脉冲的有效方案。此方案能够同时产生双波长光窄脉冲。将双环路OEO产生的高质量微波信号调制到系统中的直调激光器和相位调制器上,产生光脉冲和光啁啾。调节直调激光器和相位调制器之间的延时量,从而获得最大的啁啾率。利用色散补偿光纤和高非线性光纤对光脉冲进行啁啾压缩和光孤子压缩,使得光脉冲最终压窄至1.2ps。采用锁相环技术对系统腔长进行有效控制,使光脉冲的长期稳定性得到改善。     

频率啁啾光脉冲在行波半导体激光放大器中的传播特性

本文就行波半导体激光放大器(TW-SLA)中载流子引起的群速度色散对激光脉冲传播特性的影响作了理论研究.由于载流子引起的群速度色散效应,使远离饱和区工作的TW-SLA会对有频率啁啾的光脉冲产生展宽或压缩.本文就TW-SLA参数、频率啁啾参数跟脉冲增宽因子的关系作了理论研究.结果表明,线性的TW-SLA具有对低能量光脉冲压缩的可能性.因此,在光学通信系统中,它可用作对光纤损耗及色散的补偿元件.     

色散缓变光纤啁啾演变特性

从理论上分析了色散缓变单模光纤中啁啾演变特性。采用储里叶变换法得到了只有群速度色散效应或自相位调制效应时皮秒脉立足点啁啾的解析解，利用数值法模拟了色散缓变光纤中皮秒脉立足点秋演变过程。结果表明：色散缓变光纤中的啁啾比常规光纤中的啁啾小，而且，合理选择光纤色散参数可实现脉冲波形无畸变传输。     

群速度色散对高功率激光系统前端整形脉冲的影响

基于高功率激光系统前端全光纤脉冲整形系统输出的脉冲特性，以两路脉冲堆积为例，理论分析并讨论了光纤中群速度色散的作用，提出了分离距离的概念，得出了整形脉冲时间调制周期、瞬时频率，以及初始啁啾对脉冲波形影响的解析结果。数值模拟了脉冲波形、瞬时频率在正、负色散光纤中随时间的变化特性，以及时间调制周期与传输距离之间的关系。结果表明，堆积脉冲不同位置瞬时频率变化不同；脉冲时间调制周期与时延和初始啁啾以及色散符号有关。     

用于CARS激发源的全光纤飞秒脉冲谱压缩

进行了基于光纤预啁啾和自相位调制的多模/单模组合式全光纤啁啾谱压缩研究.提出利用多模光纤模式估计群速度色散均值的方法,并将该估计值作为啁啾参量分析的计算参数,仿真计算了50/125μm折射率渐变多模光纤的群速度色散均值及其与单模光纤在不同长度比值下的光谱压缩效果.采用三种折射率渐变多模光纤进行实验,对比分析了折射率渐变多模光纤的芯径大小及其与单模光纤的长度比值对光谱压缩效果的影响.实验结果表明使用50/125μm折射率渐变多模光纤获得光谱最大压缩比为5.796,谱宽为2.243 nm,与理论仿真一致;使用105/125μm折射率渐变多模光纤,可进一步提高压缩比至152.941,输出谱宽为0.085 nm的光脉冲.将此脉冲用于相干反斯托克斯拉曼散射光谱探测,理论光谱分辨率可达1.386 cm~(-1).     

级联单模光纤中初始啁啾对高阶孤子脉冲压缩的影响

采用两段级联单模光纤对高阶孤子脉冲进行压缩。两段光纤具有不同的反常色散值,当高阶孤子脉冲在第一段光纤中获得最大程度压缩时,通过转换色散值不同的光纤,使压缩脉冲继续以高阶孤子的形式在第二段光纤中再次被压缩。每段光纤的长度都进行了优化,使得脉冲在每段光纤中都获得最大程度的压缩。基于非线性薛定谔方程,数值研究了初始啁啾对高阶孤子脉冲压缩的影响。研究结果表明,初始啁啾对高阶孤子脉冲的压缩有重要影响。与无初始啁啾时的情形相比,正的初始啁啾能增强每段光纤中脉冲的压缩效果,降低压缩脉冲的基座能量,而负初始啁啾的影响则相反。随着初始啁啾参量Cp的增大,脉冲在每段光纤中的压缩因子均增加,而基座能量、最优光纤长度均减小。     

色散渐减光纤中的脉冲展宽研究

讨论了高斯脉冲在五种不同群色散剖面光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽的影响。结果发现:与单模光纤相比,色散渐减光纤(DDF)中的脉冲展宽较慢,并能有效抑制展宽,当β2C>0时,脉冲展宽速度与无啁啾时相比较快,当β2C<0时,脉冲有一初始窄化过程,不同群色散函数对啁啾脉冲有不同的影响。     

Third-order dispersion role on parabolic pulse propagation in dispersion-decreasing fiber with normal group-velocity dispersion

Parabolic pulse propagation in a dispersion-decreasing fiber with normal group velocity dispersion (ND-DDF) has been studied when the third-order dispersion (TOD) is included. The results show that the characteristic of exact self-similarity and linear chirp will be lost due to the third-order dispersion. However, by using the dispersion compensation technique, one can obtain efficient and high-quality compressed pulses. The analytic results have been confirmed using numerical simulations.     

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.     

Femtosecond soliton generation induced by intrapulse stimulated Raman scattering in optical fibers

ＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｓｏｌｉｔｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｉｎｔｒａｐｕｌｓｅｓｔｉｍｕｌａｔｅｄＲａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｉｎｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓＣＡＯＷｅｎｈｕａ；ＬＩＡＯＣｈａｎｇｊｕｎ；ＧＵＯＱｉ；ＺＨＡＮＧＹｏｕ；...     

不同偏振飞秒激光经块状材料传输后的脉宽压缩

实验研究了线偏振和圆偏振状态下的飞秒强激光脉冲在块状材料中的传输过程。不同偏振的激光脉冲在传输过程中得到了不同程度的光谱展宽,经色散补偿后,脉冲时域宽度均得到了压缩。详细分析了压缩脉冲的脉宽以及啁啾情况与入射激光脉冲能量之间的关系,比较了飞秒激光在线偏振及圆偏振情况下的不同压缩效果。在线偏振入射光情况下得到了最短21fs的压缩脉冲宽度,在圆偏振情况下得到的最短脉冲宽度为22fs。实验结果表明,这种光谱展宽与色散补偿方式对圆偏振光同样适用,而且圆偏振的入射激光将更有利于对更高能量的脉冲进行压缩。在色散补偿量相同的情况下,压缩效果随入射脉冲能量变化的规律符合理论估计。     

飞秒啁啾Gauss型脉冲在稠密Λ型三能级原子介质中的传播

利用由预估校正(PC)- 时域有限差分(FDTD)法求得的不含慢变包络近似(SVEA)和旋转波近似(RWA)的全波Maxwell-Bloch方程的数值解, 研究了飞秒啁啾Gauss型激光脉冲(以下简称啁啾脉冲)在稠密Λ型三能级原子介质中的传播.研究表明,啁啾系数(C)的正负及大小的变化对脉冲传播特性有显著的影响,而且这个影响与脉冲面积的大小密切相关.面积小于4π的啁啾脉冲,在介质中传播时不发生分裂,且啁啾脉冲逐渐演化为一个近似的无啁啾(C=0)脉冲,这一特点不随啁啾系数的改变而     

Enregistrement par holographie de volume d'une loi de phase spectrale: Application a la compression d'impulsion picoseconde

We propose an holographic method for the compression or shaping of optical pulses broadened by group velocity dispersion. The hologram is made in a photorefractive material by the interference of the broadened pulse and the corresponding Fourier transformation limited pulse. In read-out the compressed pulse is reconstructed by diffraction.     

Optimizing input and output chirps up to the third-order for sub-nanojoule,ultra-short pulse compression in small core area PCF

Compression of sub-nanojoule laser pulses using a commercially available photonic crystal fiber (PCF) with zero dispersion wavelength of 860 nm is discussed. A twofold pulse compression starting from 24 fs transform limited seed pulses around 800 nm is experimentally demonstrated as a verification of our simulations. Theory shows that by the optimization of input and output chirp parameters up to the third order, high quality, 5.7 fs pulses can be generated from a cost efficient experimental setup. Further calculations show that 1 ps pulses with central wavelength of 800 nm can be compressed down to 50 fs in the normal dispersion regime of the fiber with proper dispersion compensation. Calculations also show that dispersion flattened fibers can improve both the quality and the duration of compressed pulses. PACS 42.65.Re     

Wave-coupling theory of linear electro-optic effect for ultrashort laser pulses

A wave-coupling theory of linear electro-optic (EO) effect for ultrashort laser pulses has been developed. As one of its applications, the linear EO effect of ultrashort Gaussian pulses propagating in LiNbO₃ crystal is demonstrated, with the intensity lower than the damage threshold. It is found that the EO effect is sensitive to both the azimuth angle and the polar angle of wave vector of light. And the larger the applied electric field, the shorter the crystal used for optimization of EO coupling is. The numerical results show that, with the duration of input pulse changing from 150 fs to 5 fs, the durations of output pulses are broadened due to the group-velocity dispersion, as well as the first- and second-order refractive dispersion. In addition, when input pulse duration is larger than 20 fs, in contrast with zero chirp, the output durations can be slightly compressed if a positive chirp input pulse is used. The validities of slowly varying amplitude approximation and continuous wave approximation are also discussed. The influence of self-phase modulation and cross-phase modulation on the EO effect is also discussed briefly.