自相似抛物脉冲光纤放大器中超短脉冲的演化特性

采用色散长度、非线性长度和增益系数作为自相似抛物脉冲光纤放大器的特征参量,用分步傅里叶方法数值模拟了输入超短脉冲在光纤放大器中的演化规律.研究了色散长度和非线性长度对脉冲自相似演化的影响,获得了放大器中脉冲实现自相似演化的条件.研究了增益系数对脉冲自相似演化的形成和放大传输的影响,发现增益系数可以影响脉冲的演化进程和结果.     

高阶色散对光纤放大器中自相似脉冲传输的影响

以非线性薛定谔方程为模型,采用分步傅里叶方法对光纤放大器中自相似脉冲的传输特性进行详细的研究,结果表明:抛物型的自相似脉冲可以在不包含高阶色散的光纤放大器系统中稳定传输;当系统的高阶色散(如:三阶色散)不容忽略时,自相似脉冲在光纤放大器中传输时将在脉冲沿出现抖动现象,导致脉冲的抛物线形状产生畸变.     

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.     

色散渐减光纤中Ginzburg-Landau方程的自相似脉冲演化的解析解

采用对称约简的分析方法，得出了变系数Ginzburg-Landau方程的抛物渐近自相似脉冲解析解的一般表达式.给出了二阶色散系数纵向双曲型变化和纵向指数型变化的色散渐减光纤中自相似脉冲的振幅、啁啾以及脉冲宽度的具体形式，并与数值解进行了对比，其结果符合得很好.从而证实了稀土元素掺杂的色散渐减光纤中，在增益色散因子的影响下，脉冲的演化具有抛物型自相似特性.     

非线性偏振旋转锁模自相似脉冲光纤激光器的研究

利用耦合非线性薛定谔方程（CNLSE）为非线性偏振旋转（NPE）锁模自相似光纤激光器建立了一种新的数值模型.模型中,用CNLSE描述脉冲在单模光纤中的传播,在增益光纤中同时考虑了增益带宽和增益饱和作用,用传输矩阵描述构成NPE锁模的光学元件.优化了腔内净色散和光纤长度等参数,模拟了脉冲在激光腔内的演化特性,得到了典型的自相似脉冲运行区域及特点.在最佳自相似脉冲运行区域内,得到了能量约为7 nJ、脉宽约11 ps、线性啁啾的抛物脉冲.比较了不同腔内净色散条件下输出脉冲的特点,给出了三阶色散对输出脉冲的影响. 关键词： 自相似脉冲 非线性偏振旋转锁模 耦合非线性薛定谔方程 数值模拟     

掺镱光纤放大器中自相似脉冲传输特性研究

研究了高阶色散和增益色散影响下,自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的传输特性.从解析求解和数值模拟两方面分别阐述了初始脉冲能量、三阶色散和偶极子驰豫时间对脉冲传输质量的影响.结果表明,当传输考虑三阶色散效应时,伴随着脉冲啁啾非线性区域的扩大,啁啾中心随着色散系数取值的大小和正负前、后移动,脉冲峰向一侧延迟,中心位置发生漂移.增益色散对脉冲放大起到滤波作用,对自相似脉冲具有压窄效应.证实了具有一定驰豫时间的增益介质能够维持自相似孤子波的稳定传输.     

色散渐减光纤对增益光纤生成的自相似脉冲的优化研究

脉冲在增益光纤中进行自相似演化时,随着能量的放大,增益光纤中的增益饱和能量与增益带宽对脉冲造成的畸变也愈发明显,影响了增益光纤生成的自相似脉冲质量,限制了大能量、高质量的自相似脉冲的获取。本文利用色散渐减光纤（DDF）进一步优化脉冲在增益光纤中的自相似演化进程,在确保获得大能量的同时提高自相似脉冲的质量。论文不仅在理论上解释了DDF对增益光纤生成自相似脉冲进行优化的可行性,而且搭建了相应模型进行仿真验证,并分析了不同类型的DDF对优化效果的影响。结果表明,DDF成功对增益光纤中的自相似脉冲进行优化,其自相似评价因子从0.051 7降低到0.028 6。同时,在对不同色散曲线的DDF的分析中,得出双曲型DDF对自相似脉冲优化后能够产生最佳的压缩脉冲,最终获得峰值功率为1 1034 W、半高全宽为129 fs的低旁瓣超短脉冲。该研究对获取具有大能量、高质量的自相似脉冲具有一定指导意义。     

高阶色散效应常系数Ginzburg-Landau方程自相似脉冲演化的解析分析

采用自相似分析方法,基于常系数高阶色散的Ginzburg-Landau方程,通过分离变量法得出了高阶色散效应自相似脉冲演化的解析解,给出了自相似脉冲的振幅、相位、啁啾以及脉冲宽度的一般表达式.研究表明,在增益光纤的二阶正常色散区域,同时考虑高阶色散和增益色散双重效应影响下演化的自相似孤子脉冲仍然保持线性啁啾;振幅解析解的三阶色散效应显著.这与数值计算的结果非常一致. 关键词： 三阶色散 Ginzburg-Landau方程 自相似脉冲 二阶正常色散     

1550 nm飞秒脉冲自相似光纤放大仿真模拟EI北大核心CSCD

针对全光纤的超短脉冲掺铒光纤放大器进行了仿真模拟,对正常色散条件下掺铒光纤自相似脉冲放大过程进行了详细分析。在光纤预放大器中,使用高正色散掺铒光纤对脉冲形状进行预整形,将重复频率43 MHz、脉冲宽度600 fs、平均输出功率1.2 mW的孤子型锁模脉冲预整形为抛物线型脉冲,预整形后的脉冲通过光纤主放大器进行功率放大。经两级光纤放大后,1.2 mW的信号光功率放大为102 mW,放大增益19.3 dB。分析了掺铒光纤长度、放大功率对脉冲自相似演化过程的影响。放大后的脉冲经4.4 m长单模光纤将脉冲宽度压缩至53 fs,峰值功率为44.8 kW。     

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb³⁺光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化. 关键词： 非线性整形 光纤放大器 自相似放大 飞秒激光     

色散渐减光纤中自相似脉冲传输区域的研究

从非线性薛定谔(NLS)方程出发,用分步傅里叶方法结合对数值解的波形分析,确定了色散渐减光纤(DDF)中能实现自相似脉冲传输的区域,并研究了初始脉冲和光纤参数对自相似区域和演化速度的影响。结果表明,初始脉冲能量的减小有利于扩宽自相似区域,但会使自相似演化进程略为减慢;初始脉宽有一个最佳值,在最佳值上自相似区域最宽,演化较快且输出脉冲和啁啾较为稳定;高斯脉冲比双曲正割脉冲更快转化为自相似脉冲,传输区域也更广。选择具有较小非线性参量的DDF可以获得较广的自相似区域,同时非线性参量的增大可以加快自相似演化,而群速度色散参量和增益系数必须选择在最佳值附近,才能获得最大自相似区域和最快演化速度。     

Generation of excellent self-similar pulses in a dispersion-decreasing fiber

Pulses compression has been widely studied for a long time. In order to generate excellent self-similar pulses in a dispersion-decreasing optical fiber with normal group-velocity dispersion, the influence of initial pulse parameters on the properties of the self-similar parabolic pulses interaction are firstly investigated in the paper. We find that the phase of sinusoidal fit and asymptotic dark soliton change according to the changing of initial phase difference. Meanwhile, increasing the full-width at half-maximum and input energy or decreasing time-delay properly, the interaction between self-similar pulses enhances accordingly, which makes the interaction length shorter and reduce the lose of energy, resulting in high energy output. The results are beneficial in experimental studies by adjusting the initial parameters of pulses to generate high-quality self-similar pulse. It is important for Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) transmission system which is in heavy demands of light source in wide-range wavelength.     

Analytical self-similar solutions of the Ginzburg-Landau equation with three-order dispersion effect

Based on the technique of the symmetry reduction, we find the asymptotic self-similarity analytical resolutions from the constant coefficient Ginzburg-Landau equation considering both influences of the thirdorder dispersion and gain dispersion on the evolution of pulses. We have obtained the self-similar pulse amplitude function, phase function, strict linear chirp function, and the effective temporal pulse width. Numerical simulations show qualitative agreement with these theoretical results.     

色散渐减光纤中自相似脉冲传输特性研究

研究了在高阶色散影响下,自相似脉冲在具有正常色散的色散渐减光纤中的演化情况.结果表明:当考虑高阶色散的影响时,脉冲的啁啾仍然具有很强的线性特性,只是中心变得不对称,产生中心漂移.这种啁啾特性使得自相似脉冲在时域中的抛物线形状产生畸形,导致了脉冲峰向一边延迟,并使脉冲的中心位置漂移,同时伴随着脉冲边沿的振荡.但是通过采用色散补偿技术,自相似脉冲强的线性啁啾仍然可以得到高质量的飞秒量级压缩脉冲,与忽略三阶色散影响时得到的压缩脉冲的脉宽近似相等.     

Dynamics of self-similar light pulses of limiting pulse width and energy in a fiber laser

We investigate dynamics of the formation of high-power ultrashort self-similar light pulses (similaritons) in a fiber laser in the regime of positive dispersion. The physical factors limiting the energy and the pulse width of such pulses are revealed. We specify regimes where a laser system based on an ytterbium-doped fiber can generate self-similar pulses with an energy of about 80 nJ compressible to a pulse width of about 150 fs through extracavity linear chirp compensation.     

Interaction between parabolic pulses in a dispersion-decreasing fiber

The properties of the self-similar parabolic pulses interaction in a dispersion-decreasing optical fiber with normal group-velocity dispersion are firstly investigated in our paper. We find that two parabolic pulses separated by a time-delay create oscillation with a sinusoidal fit at the beginning of their overlap, and then further evolve into a train of asymptotic dark solitons. Additionally, outside the overlap regime, the evolution is equal to a single pulse’ propagating behavior. The chirp after interaction in the parabolic pulses still allows for efficient and high-quality pulse compression.