色散补偿及高阶孤子压缩啁啾光脉冲的理论与实验研究

利用半导体激光器的单模速率方程及超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔(NLS)方程，从理论及实验上研究了增益开关DFB半导体激光器出射的啁啾光脉冲在色散补偿光纤(DCF)及色散位移光纤(DSF)中的压缩过程与规律.实验上，从1.55μm增益开关DFB半导体激光器出射的重复频率为2.5GHz、脉冲宽度为53.8ps的光脉冲经色散补偿光纤压缩至12ps,而后利用色散位移光纤中的高阶孤子压缩效应将脉冲压缩至2.5ps.改变色散位移光纤参数及入射光功率后获得最窄光脉冲宽度为2.1ps.理论与实验结果符合. 关键词：     

利用光纤-光栅对1.06μm皮秒光脉冲压缩

本文报道了利用光脉冲在10m单模光纤中传播所产生的自相位调制(SPM)、互相位调制(XPM)、群速色散(GVD)和受激喇曼散射(SRS)的共同作用,实现光脉冲光谱和时间加宽,经光栅对线性啁啾补偿后,将脉宽15ps的1.06μm光脉冲压缩至小于6ps,能量大于100nJ,压缩比>2.5。     

色散缓变光纤中超短光脉冲的绝热压缩

报道了色散缓变光纤中超短光脉冲压缩效应的实验结果。采用两段长度分别为100m和500m的色散缓变光纤，成功地将分布反馈激光器输出的4.4ps光脉冲压缩到1.1ps和830fs，脉冲压缩比分别为4.0和5.3。研究还发现，色散沿纵向变化较慢的光纤有利于脉冲的进一步压缩，理论分析与实验结果一致。     

光纤-光栅对激光脉冲压缩

本文报道用2m单模保偏光纤实现脉冲光谱加宽,经光栅对补偿后,将40ps脉冲压缩到小于10ps的实验结果,分析了影响光脉冲压缩质量的原因。实验结果与理论较好地吻合。     

色散补偿和色散位移光纤实现光脉冲压缩

根据超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔方程，模拟了不同色散参量情况下色散补偿和色散位移光纤对增益开关半导体激光器产生的光脉冲的压缩，给出了光脉冲在经过色散补偿光纤前后的啁啾曲线。结果表明，使用色散参量D分别为-150，-180和-20ps/(nm·km)的色散补偿光纤可以实现其他脉冲压缩方法的压缩效果，最大压缩因子达到6.09，但色散参量越大，所需光纤长度就越短。此外，脉冲经过色散补偿光纤后线性啁啾几乎为零。还利用色散位移光纤对脉冲进行孤子压缩，脉冲宽度由最初的45ps减小到1.23ps。指出采用这2种光纤相结合的方法可以对光脉冲实现高效压缩。     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率|但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了信号的谱宽,并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果,通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.     

色散缓变光纤中皮秒孤子脉冲的压缩

本文实验研究了孤子脉冲在色散缓变光纤中传输时的动力学特性,发现孤子脉冲在色散缓变光纤中能被压缩.采用500米色散缓变光纤,成功将4.4ps的孤子脉冲压缩到830fs,脉冲压缩比为5.3.色散缓变光纤中孤子脉冲压缩的实验研究为超短光脉冲压缩提供了新的途径和方法.     

基于光纤四波混频波长转换和色散的慢光实验研究

对基于光纤四波混频（FWM）波长转换和色散的慢光实现进行了详细和系统的实验研究.首先,实验测定了高非线性光纤中FWM带宽约为40 nm,从而确定了慢光的可调谐带宽;接着,在普通单模光纤和色散补偿光纤（DCF）中针对500 MHz正弦信号和100 ps短脉冲信号分别实现了34和198 ns的脉冲延迟,在DCF中还实现了209 ns的脉冲提前.讨论了增大延迟量的方法,指出随着宽带FWM波长转换的实现和大色散光纤的应用有望获得微秒量级的大延迟量,从而为高性能光纤延迟线和全光缓存器等应用提供支持. 关键词： 慢光 四波混频 色散     

一种基于阶梯状非线性光纤的新颖脉冲压缩方法(英文)

提出了一种基于阶梯状非线性光纤的脉冲压缩方法.阶梯状非线性光纤包括普通单模光纤,色散位移光纤和高非线性光纤.数值模拟中所使用的所有元件均在现实中存在,并且与其他脉冲压缩方法相比,此方法成本低且易于控制.数值模拟表明:12.5 ps脉宽,300 mW峰值功率的双曲正割脉冲可被压缩至1.28 ps脉宽,1.3 W峰值功率的脉冲.     

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.     

低纹波系数色散补偿光纤光栅的研究

介绍用扫描法研制成功的长13．5cm、带宽0．447nm、反射谱平坦的切趾啁啾光纤光栅，功率波动小于1dB，用色散分析仪测试得到时延曲线上的纹波系数小于20ps，用该光纤光栅对200km的G．652光行色散补偿，补偿量大于98％（原始脉冲宽度为36．78ps，色散补偿后的脉冲宽度为37．23ps）。     

Sensing and compensation of femtosecond waveform distortion induced by all-order polarization mode dispersion at selected polarization states

We demonstrate full characterization of femtosecond pulse distortion induced by all-order polarization mode dispersion (PMD) at selected polarization states via second-harmonic generation (SHG) frequency-resolved optical gating (FROG) measurements at an average power of under 28 nW. By applying the inverse of the measured spectral phase via a programmable pulse shaper, we compress the distorted pulses from more than 3 ps to nearly bandwidth-limited durations of less than 500 fs. Our results show that SHG FROG measurements performed by using fiber-pigtailed aperiodically poled lithium niobate waveguides can serve as a robust and sensitive tool for characterization of PMD-induced spectral phase.     

基于色散不对称光纤环形镜的锁模光纤激光器

在理论上数值计算了各种常量对色散不对称非线性光纤环形镜透射特性的影响。并分析了它作为被动锁模器件用于光纤激光器压窄脉冲的物理机制。利用8字形主被动混合锁模的结构在调制频率为9．998748700 GHz，波长为1566．65nm处获得了11ps的稳定锁模脉冲输出．对应谱宽0．297nm．同时在重复频率为9．995792825 GHz和9．996778256 GHz时分别得到了振幅均匀的二阶和三阶谐波锁模输出。证明色散不对称非线性光纤环形镜可以有效消减脉冲的尾翼和噪声．得到脉幅稳定的脉冲序列。     

5GHz的16.2ps超短光脉冲的产生

对采用法布里－珀罗腔和正常色散光纤联合消啁啾进行了理论和实验上的研究，实验得到啁啾小于孤子形成临界值，重复频率为５ＧＨｚ、脉宽为１６．２ｐｓ的超短光脉冲，并对消啁呼后的超短光脉冲进行了孤子传输实施。     

光纤中基于双布里渊增益线的受激布里渊散射快光

为了解决受激布里渊散射快光在高吸收区产生损耗的问题,通过分析普通单模光纤中双线泵浦产生的双布里渊增益线特性及在增益峰间实现脉冲的超光速传输理论,利用有限元法数值模拟了双布里渊增益线处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明,当频率分离因子大于0.596时,可以观察到双增益峰;当频率分离因子在1~5.25范围内时,两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光;当频率分离因子为1.75时,在双布里渊增益线之间的最大时间提前可达25 ps。当频率分离因子为2.42时,三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大,三阶色散可以得到完全补偿;当频率分离因子大于2.464时,脉冲展宽因子趋近于1,可以实现无畸变传输,但时间提前量小于13.52 ps。本文的研究结论对于在布里渊增益区实现快光具有一定的理论意义,并对设计基于受激布里渊散射快光器件具有理论指导作用。     

利用光锁相环路实现40 Gb/s时钟恢复

提出并建立了一种新型的基于光纤四波混频效应和压控光脉冲源的光锁相环路(OPLL),用于光时分复用系统(OTDM)中的时钟恢复过程。从理论上分析了其工作原理,及各模块结构和功能。利用高非线性光纤中的四波混频效应实现全光鉴相器,有效缩短了光纤长度,减小了光纤色散引起的脉冲走离,鉴相器消光比超过30 dB。采用再生锁模光纤激光器实现压控光脉冲源,在保证脉冲质量的前提下,重复频率调节范围达到380 kHz。在40 Gb/s时钟恢复实验中,获得脉宽为7.2 ps、接近变换极限的时钟脉冲,时间抖动(RMS)为152 fs,超模抑制比大于60 dB。实验证明,输入信号幅度波动和码型效应对环路影响很小。     

宽带光学参变啁啾脉冲放大系统的色散控制

在设计宽带光学参变啁啾脉冲放大系统时,对色散源进行了理论分析和讨论。对光学参变啁啾脉冲放大系统的色散量以及各个过程中的高阶色散对脉冲时域和频域特性的影响进行了计算。结果表明展宽器引入了非常大的色散,放大器中信号光相位变化产生的色散较大,参量晶体本身引入的色散相对较小可以忽略不计。输出脉冲宽度主要受二阶色散影响,而三阶和四阶色散主要影响脉冲的波形和信噪比,对频域影响很小。     

Generation of in-phase pulse train from optical beat signal

We propose and demonstrate generation of an in-phase optical pulse train from an optical beat signal. The proposed method is based on four-wave mixing occurring between the two continuous waves of the beat signal and on spectral filtering to shape the spectrum to be symmetric about the carrier frequency. We perform an experiment to verify the proposed method and obtain a 1.5 ps width in-phase pulse train from a 160 GHz beat signal. Furthermore, we employ a pulse compression scheme to reshape and compress the obtained pulse train, and we show that a 160 GHz repeating, 0.7 ps FWHM, nearly transform-limited, in-phase sech pulse train is successfully generated.     

Investigations on order and width of RZ super Gaussian pulse in different WDM systems at 40 Gb/s using dispersion compensating fibers

In optical wavelength division multiplexed (WDM) systems the dispersion management is a key issue. In optical systems a lot of research is going on to reduce dispersion by selecting proper dispersion compensating techniques and proper modulation format for input data. One way to reduce dispersion is by using dispersion compensating fibers in the WDM systems. This paper analyzes the use of RZ super Gaussian pulse inputs for different WDM systems i.e. for conventional, dense and ultra dense WDM systems employing dispersion compensating fibers. The pulse width and the order of the RZ super Gaussian pulse was varied to evaluate the performance at 40 Gb/s. The experiment showed that to get minimum BER, pulse width of 7.5 ps and 10 ps along with third-order RZ super Gaussian pulse were found suitable and recommended to be used.