色散缓变光纤史飞秒光脉冲的调制不稳定性研究

研究了色散缓变光纤中飞秒光脉冲的调制不稳定性,发现当色散缓变光纤的色散参量满足一定关系式时,增益谱的谱宽最宽,获得了增益谱的表达式;三阶色散对调制不稳定性不起作用;自变陡效应使增益谱的谱宽变窄,振幅的增长速度减慢;拉曼效应改变了调制不稳定性的产生区域。     

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.     

色散缓变光纤中的调制不稳定性分析

研究了色散缓变光纤中调制不稳定效应,得到了增益谱与光纤纵向色散参量的一般关系式.结果表明,色散缓变光纤较常规光纤具有较宽的增益谱.选取色散级变光纤的色散参量可以获得较大的增益带宽.数值模拟显示,利用色散缓变光纤中的调制不稳定性可以产生高重复率的基本孤子脉冲串.     

包含高阶色散的色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定性分析

从包含高阶色散的广义非线性薛定谔方程出发,得到了色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱,研究了增益谱随入射功率及光纤纵向色散参量的变化关系.结果表明：由于四阶色散的影响,在色散缓变光纤的正、反常色散区,交叉相位调制不稳定均发生在两个频谱区.反常色散区两频谱区宽度均比正常色散区宽,且反常色散区第二频谱区更靠近零点,说明色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定更容易发生在反常色散区.增益谱宽都随两入射光波功率比值的增加而增大.色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱宽比常规光纤的宽,且随着光纤纵向色散参量μ的增大色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定越来越明显.     

色散缓变光纤耦合器中的调制不稳定性

用奇偶超模对光纤耦合器的耦合模方程重写.讨论了当输入条件使奇偶超模其中之一被单独激发时,色散缓变光纤耦合器中的调制不稳定性,结合调制不稳定性,分析了色散缓变光纤耦合器在准连续波条件下的非线性效应.结果表明：在正常和反常色散区存在新型调制不稳定性.当满足一定条件时,在色散缓变光纤耦合器中传播的准连续波光束可以分解成脉冲序列,并且脉冲几乎不展宽,由此可以分离和提取稳定的超短脉冲;当输入功率一定时,增益谱随着传输距离的改变,形态基本保持不变;当传输距离一定时,增益谱随着输入功率的增强,宽度变宽,强度增强.     

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.     

高阶色散导致的交叉相位调制不稳定性

在考虑光纤损耗及高阶色散的情况下,以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,研究高阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响.研究表明:三阶色散对调制不稳定性不起作用;由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.且反常色散区两频谱区都比正常色散区的宽,反常色散区第二频谱区比正常色散区的更靠近零点.光纤损耗对增益谱的谱宽有较大影响,它使增益的谱宽变窄,且随传输距离的增大谱宽变得更窄.     

零色散附近的交叉相位调制不稳定性分析

以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,考虑光纤损耗及高阶色散,研究了双光束在零色散附近的交叉相位调制不稳定性.理论上导出描述交叉相位调制不稳定性的色散方程,并进行数值模拟计算.结果表明：由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.如光脉冲工作在最小群速度色散附近时,四阶色散对光纤的交叉相位调制不稳定性将起决定性作用,可使增益谱出现一个新的峰值.光纤损耗使增益的谱宽变窄.对给定的传输距离,随着光纤向零色散附近靠近,两个频谱区谱宽增加直到相互重叠.数值分析了两光波有差别时的交叉相位调制不稳定性.     

单模光纤中受激喇曼散射对调制不稳定性的影响

基于修正的非线性薛定谔方程，利用线性扰动理论和数值方法研究了单模光纤中的调制不稳定性.由于受激喇曼散射的作用，使得喇曼增益谱叠加到光纤中的调制不稳定性增益谱上.这样，原本调制稳定的光纤正常色散区也出现了调制不稳定性；而在反常色散区，随着初始功率的增加，常规的调制不稳定性增益谱的增益和频谱范围均增大，而喇曼增益谱的增益增大但其频谱范围基本不变，这样导致常规的不稳定区域逐渐侵入并最终掩盖喇曼增益区.数值模拟验证了解析结果的正确性，并证明了利用反常色散情形下的调制不稳定性可以产生超短脉冲序列，但这种脉冲序列的进一步传输将会出现喇曼孤子自频移现象.     

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     

Modulation instability of femtosecond pulses in fibres with slowly decreasing dispersion

In this paper,we investigate the modulation instability for generating femtosecond pulses in fibres with slowly decreasing dispersion.Higher-order dispersion and higher-order nonlinear effects are taken into account when the continuous wave or quasi-continuous wave evolves into sub-picosecond and femtosecond pulses by modulation instability in the optical fibres.Our research results show that the gain spectrum of the dispersion-decreasing fibres is much wider than that in conventional fibres.The third-order dispersion effect has no contribution to gain spectrum,while the self-steepening effect reduces the maximum value and gain bandwidth,and the Raman self-scattering effect widens the extent to which the modulation instability occurs.     

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。     

受激拉曼散射对非线性介质波导的时空不稳定性影响

基于非线性包络方程我们研究了平面非线性介质波导中的时空不稳定性,得到了有拉曼散射效应情形下不稳定性调制的增益谱的表达式.结果表明在正常和反常两种群速度色散情形下,拉曼散射效应都会导致出现新的不稳定性区域,并且使原有的每一个谱分量的增益上升从而使谱的范围扩大.并通过分析反常色散情况下四种不同函数分布的非线性色散介质系数对不稳定性增益谱的影响,得到呈双曲函数分布的非线性色散介质最为理想.     

The Micro-Theory of Ultra-Short Pulse Propagating in Nonlinear Fiber

The modified quantum nonlinear Schrodinger equation of ultra-short pulse propagating in fiber is derived using dispersion relation and the Hamiltonian of the transmission system. The derived equation is solved with linearization approximation, and modulation instability is analyzed. The equation is also solved with Hartree approximation. The results indicate that pulse power, loss and self-steeping effect change the critical frequency, the maximum gain and the gain spectrum range, but the third order dispersion has no effect on modulation instability. The expectation value of optical field is average of a set of modified classical solitons, and higher order terms change the amplitude, pulse position and phase of soliton.     

高阶色散和指数饱和非线性光纤的调制不稳定性

采用线性稳定性分析法,解析和计算了指数饱和非线性和高阶色散光纤中的调制不稳定条件和增益谱。结果表明:当二阶和四阶色散同为负时,随着参数的不同,增益谱可能只有一个谱区,也可能出现两个分离的谱区;当二阶和四阶色散分别为正和负时,无调制不稳定性;在其它色散区,则只有一个谱区。指数饱和非线性可能使各谱区的谱宽、峰值增益随入纤功率的增大呈现出先增大后减小的特点,即出现两个不同的输入功率对应同一个不稳定增益峰值和谱宽的情形。在其它参数相同时,指数饱和非线性下增益谱的谱宽和峰值增益随入纤功率的变化速度将比传统饱和非线性更快。