掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩Ⅰ.基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难 ,就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变 ,使得输出脉冲不再具有孤子特性 ,从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法 ,数值计算表明 ,该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大 ,而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为 2 ps的基阶孤子经过长度为 92 .6m、增益为 14 .4dB的环镜后 ,其峰值功率被放大 16 5倍 ,脉冲宽度被压缩到 0 .19ps ,时间带宽积为 0 .30 3,脉座能量仅占整个脉冲能量的 3.8% ,表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩Ⅱ.环镜及输入脉冲特性对放大结果的影响

最近的研究发现,用掺铒光纤环镜放大并压缩超短光孤子不仅能避免常规掺铒光纤放大器中由于非线性效应引起的孤子畸变,而且可克服绝热放大技术中放大器长度随输入脉宽增大而指数规律增大的困难。进一步研究了环镜及输入脉冲特性对放大结果的影响。数值计算表明,对于确定的输入脉冲,当环镜参量(环镜长度、增益、耦合器功率耦合系数)在较大范围内变化时,环镜放大器的孤子输出性能基本稳定。对于确定的环镜,输入脉冲形状的变化、初始输入功率的起伏以及高阶效应等因素对放大结果的影响较小;相对而言,初始频率啁啾对输出孤子宽度的影响较大,但对输出孤子质量的影响并不严重。     

利用色散位移光纤和非平衡色散非线性光纤环境获得10GHz,2ps,无基座超短光脉冲

设计了一种利用色散位移光纤中高阶孤子压缩和非平衡色散非线性光纤环镜相结合的光脉冲压缩器,用以获得高质量的无基座光脉冲.利用这种方法,从主动锁模光纤激光器出射的中心波长为1553.7nm,重复频率为10GHz,脉冲宽度为11ps的光脉冲,压缩为2.0ps的无基座超短光脉冲 关键词：     

高功率2 μm波长可调谐超短脉冲光纤激光器

高功率2 μm波长可调谐的超短脉冲激光具有峰值功率高、脉冲宽度窄、波长可调谐等优势,在医疗手术、大气通信、光电对抗等领域具有广泛的应用。利用高峰值功率的掺铒光纤放大器泵浦高非线性光纤,在全光纤化结构中获得了1895～2165 nm可调谐的拉曼孤子输出。采用啁啾脉冲放大技术对拉曼孤子的脉冲能量进行提升,放大后拉曼孤子的单脉冲能量为1.56 μJ,平均功率达到50.6 W,脉冲宽度为83 ps。经过光栅对压缩后,脉冲宽度降低至1.23 ps,平均功率为22 W,峰值功率达到0.55 MW。放大后的脉冲仍具有波长调谐的能力,当输出功率为5 W和50.6 W时,脉冲的波长调谐范围分别为38 nm和8 nm。     

非线性掺铒光纤环镜中超短光孤子串的产生及放大

利用数值模拟方法证明了,双频弱连续波的拍频信号在分布增益的非线性掺铒光纤环镜内传输,能产生超短光孤子串.数值计算表明,当输入信号为重复率<20 GHz的拍频弱信号时,可在较短的环镜长度内产生占空比大且高质量的光孤子串.研究同时发现,输入信号的平均功率越大,所需环镜长度越短.与其他方法相比,该方法不仅能克服传统方法所产生的脉冲重复率受限的困难,而且在无需采用特种光纤的情况下,将弱信号转化为超短光孤子串.     

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.     

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。     

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：     

基于超结构光纤光栅和非线性放大环镜的OCDM系统

实验研究了基于超结构光纤布喇格光栅的40 Gbit/s×2的光码分复用系统,利用非线性放大环镜对系统解码输出脉冲进行了整形和噪音抑制.在非线性放大环镜非线性开关特性的作用下,解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.6 ps,干扰噪音得到了有效地抑制,实验中环镜的输入功率约为6 mW.结果表明,采用非线性放大环镜能够提高超结构光纤光栅光码分复用系统的性能,这种有效抑制噪音的高速全光编解码还可以应用于光标签交换网络.     

利用光纤环形腔获得短脉冲的特性研究

利用色散渐减光纤构成的非线性光纤环形镜压缩超短光脉冲的动力学特性，发现脉冲压缩存在最佳长度，此时输出脉冲近似为无啁啾脉冲；在最佳长度附近相当宽的范围内，压缩脉冲具有较好的时域及频域质量。当光纤环长度小于或大于某一值时，都会导致得到的压缩光脉冲质量退化。     

基于NOLF双稳效应对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座

基于非线性FP腔（NOLF）双稳效应，提出一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）及NOLF对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座的方案.利用耦合模方程，分析了NOLF的消基座特性.结果表明，通过合理选择NOLF的反射率、入射脉冲的中心频率与NOLF的共振频率的失谐量及EDFA的增益，可使脉冲的基座能量比减小一半. 关键词： 超短光脉冲 消基座 非线性FP腔 光学双稳 掺铒光纤放大器     

色散渐减光纤组成的环形镜对高阶孤子的理想压缩

利用数值模拟方法证明,采用色散渐减光纤组成的非线性光纤环形镜不仅可压缩高阶光孤子,而且能有效地消除压缩后脉冲的底座、提高光脉冲的输出能量.研究表明,对于一确定的色散渐减光纤,只要选取不同环形镜长度,即可对不同阶数的高阶孤子进行理想压缩.且孤子阶数越高,所需最佳环形镜长度越短、压缩后光脉冲的峰值强度越大、能量透射率越低.研究同时发现,环形镜的功率分束比存在一最佳值,在此值下所得压缩后的光脉冲不仅具有较大的峰值及能量透射率,且不含底座.     

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。     

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。     

基于绝热孤子压缩效应的小基座孤子脉冲研究

高重复频率超短光脉冲产生技术是高速光时分复用(OTDM)系统的关键技术之一,而一般的超短脉冲源直接产生的脉冲往往不够窄,因此必须对光脉冲进行压缩后才能满足高速光通信系统的要求。采用360 m长的色散渐减光纤(DDF),成功将从再生锁模光纤激光器(RMLFL)输出的中心波长1546 nm、重复频率10 GHz、脉宽分别为5.40 ps和4.60 ps的光脉冲,绝热压缩为脉宽为1.93 ps和1.71 ps的小基座孤子脉冲,压缩因子分别为2.80和2.69。利用这种绝热孤子压缩方法得到的光脉冲质量较好,可以用于160 Gb/s的光时分复用系统。     

基于MOPA结构与高能量种子源的高功率皮秒掺铥光纤放大器（英文）

以单脉冲能量更高的孤子激光器为种子源,通过主振荡放大技术,获得了2μm波段的高功率、皮秒脉冲激光器.该种子源是一个被动锁模的光纤激光器,通过优化、管理激光器谐振腔内的色散,获得了脉冲宽度为50ps、重复频率为55.6 MHz、谱宽约为21nm的高能量孤子脉冲输出.利用单模光纤在2μm波段的负啁啾色散特性,在进行功率放大之前将作为种子源的激光脉冲宽度展宽至600ps.最后,经过两级放大之后,获得平均功率约23 W、脉宽为660ps的激光输出.利用光栅对,对放大后的激光脉冲进行压缩,经测试压缩后的脉冲宽度约为0.9ps.     

基于MOPA结构与高能量种子源的高功率皮秒掺铥光纤放大器

以单脉冲能量更高的孤子激光器为种子源,通过主振荡放大技术,获得了2 μm波段的高功率、皮秒脉冲激光器.该种子源是一个被动锁模的光纤激光器,通过优化、管理激光器谐振腔内的色散,获得了脉冲宽度为50 ps、重复频率为55.6 MHz、谱宽约为21 nm的高能量孤子脉冲输出.利用单模光纤在2μm波段的负啁啾色散特性,在进行功率放大之前将作为种子源的激光脉冲宽度展宽至600 ps.最后,经过两级放大之后,获得平均功率约23 W、脉宽为660 ps的激光输出.利用光栅对,对放大后的激光脉冲进行压缩,经测试压缩后的脉冲宽度约为0.9 ps.     

基于SOA和NOLM的光脉冲放大与压缩的设计模型

设计了一种基于半导体光放大器(SOA)和非线性光学环镜(NOLM)的光脉冲放大与压缩的模型。数值研究结果表明:在NOLM中,当调节合适的控制脉冲的输入和初始时延时,具有较低峰值功率、宽度为几十皮秒的高斯信号脉冲经此模型放大压缩后,可以得到脉冲峰值增益高、脉冲宽度窄以及基本无基座的高质量超短信号光脉冲。     

强双折射光纤中超短光脉冲压缩效应研究

研究了强双折射光纤中沿偏振主轴入射的超短光脉冲压缩效应。当考虑三阶色散效应时，三阶色散与光纤非线相互作用能增强一偏振光脉冲的压缩而抑制另一偏振光脉冲的压缩。正三阶和的强慢孤子压缩，负三阶色散增强快孤子压缩，三阶色散参量越大，脉冲压缩效果越明显。     

光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

构建了一种能够直接输出高功率贝塞尔超短脉冲的光纤激光放大器. 该方案基于在光纤端面特殊设计和制备的微型负轴锥镜, 针对常规超短脉冲光纤激光放大系统所设计, 不需要引入其他分立整形器件, 避免了目前基于轴锥透镜产生贝塞尔光束的通用方法所带来的额外烦琐准直工作, 极大简化了产生贝塞尔光束的方法. 其中的微型负轴锥镜由聚焦粒子束刻蚀法在一段掺镱大模场光子晶体光纤的端面制备, 它和光纤激光系统中的固有准直透镜构成了集成化的光束整形器件. 基于数值模拟结果成功搭建的系统与理论设计一致, 直接输出了在米量级具有高度准直无衍射特性的啁啾皮秒贝塞尔超短脉冲波包, 平均功率高达10.1 W, 对应脉冲能量178 nJ, 经过光栅对压缩后脉冲宽度可达140 fs. 关键词： 衍射 超短脉冲产生 光纤器件 光纤激光器