集总式放大波分复用链路中交叉相位调制的边带不稳定性

集总式放大链路中，放大器的周期分布，等效于形成一折射率光栅，它为四波混频提供了相位匹配的条件，产生边带不稳定性．本文通过解析和数值模拟的方法，研究了周期集总式放 大链路中，交叉相位调制边带不稳定性．解析研究中，根据耦合方程的稳态解，计算了反常 色散与正常色散光纤链路中由于扰动而产生的边带不稳定性的增益；数值模拟中，利用分裂 步长傅里叶变换法与Monte_Carlo方法，得出了输出光脉冲的频谱，说明输出光脉冲频谱中 产生新的边带．两种方法的计算结果表明，在周期集总式放大光通信链路中，存在交叉相位 调制边带不稳定性，两种方法得到的结论基本一致． 关键词： 交叉相位调制 边带不稳定性 集总式放大     

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.     

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.     

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.     

具有高阶色散项的交叉相位调制不稳定性分析

以包含了三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,重点研究了三、四阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响。结果表明：三阶色散对调制不稳定性不起作用;当满足一定条件时,由于四阶色散的影响,不仅在光纤的反常色散区,而且在光纤的正常色散区,交叉相位所致的调制不稳定性均发生在两个频谱区。当光纤各参量及两束入射光波功率一定时,光纤反常色散区第一区域的增益谱要比正常色散区第一区域的增益谱宽;同时,反常色散区第二区域的增益谱比正常色散区第二区域的增益谱更靠近零点;进一步对比反、正常色散区的这两个频谱区,发现两个频谱区的范围有确定的对应关系。     

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     

非线性双折射色散光纤中极化调制不稳定性分析

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,研究了线偏振光在光纤中的传输特性.结果表明:由于线性双折射、非线性效应和色散的相互作用,导致光的偏振状态发生变化,产生交叉相位调制(XPM),从而导致调制不稳定性.这一调制不稳性不仅在反常色散区产生,在正常色散区也能产生,并且线性双折射发生变化时,增益谱也随之发生变化.     

硅基纳米波导交叉相位调制不稳定性分析

在考虑线性损耗的情况下,对硅基纳米波导中皮秒脉冲传输交叉相位调制不稳定性进行了仿真研究。采用微扰和线性稳定性分析方法,理论推导了调制不稳定性产生所满足的色散关系和调制不稳定性增益谱表达式。分析了脉冲光功率、线性损耗和群速度色散系数等参量对交叉相位调制不稳定性的影响,并进行了仿真分析。结果表明,即使在微弱的入射光功率下,仍然存在强烈的交叉相位调制不稳定性现象;交叉相位调制不稳定性不仅可以在反常色散区出现,而且在正常色散区也会发生。波导的线性损耗对交叉相位调制不稳定性增益谱有明显影响。     

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     

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。     

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.     

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     

Modulation instability in silicon photonic nanowires

We demonstrate that strong modulation instability (MI) of copropagating optical waves can be observed in Si photonic nanowires with a length of only a few millimeters. We consider two distinct cases, namely one in which one wave propagates in the normal group-velocity dispersion (GVD) region and the other one experiences anomalous GVD, and a second case in which both waves propagate in the anomalous GVD region. In both cases we show that, for comparable optical powers, the peak value of the MI gain spectrum is 2 to 3 orders of magnitude larger than that achieved in optical fibers.     

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。