负五阶非线性下预啁啾高斯光脉冲的啁啾和频谱

为探究光纤负五阶非线性和光脉冲预啁啾对高斯光脉冲频率啁啾和频谱的综合影响,在忽略光纤色散的情况下,利用包含三五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程,计算和分析了啁啾高斯脉冲的频谱和总啁啾。结果表明,脉冲无预啁啾时,负五阶非线性的存在可使脉冲频率啁啾的形状由单“S”形变为双“S”形,并使脉冲的中心附近由正啁啾变为负啁啾。此外,负五阶非线性的存在使预啁啾对脉冲频谱的影响发生了较大的变化。预啁啾与非线性所致啁啾叠加后对脉冲频谱的谱峰数目影响较小,而对能量在各个谱峰上的分布影响较大,在某些最大非线性相移下,甚至会出现总啁啾减小使谱峰值数目增加的情况。该研究对光开关、光脉冲压缩以及光纤通信系统等领域的深入发展具有一定的指导意义。     

啁啾脉冲频谱相位的测量方法

啁啾脉冲频谱干涉仪(CPSI)是一种单发超快诊断仪器,其中采用大啁啾量的参考、探测脉冲并准确测量其频谱电场是仪器同时实现超高时间分辨和大量程测试的关键因素。基于变换极限飞秒脉冲和啁啾脉冲之间的频谱干涉,通过理论和数值计算研究提出了一种用于大啁啾量脉冲的频谱相位测量的线性光学测量方法,称之为非对称频谱干涉法。研究表明,当利用非对称频谱干涉法测量啁啾脉冲频谱干涉仪中的啁啾脉冲频谱相位时,时间延迟的平移误差和相对较小的飞秒脉冲啁啾会使测量结果产生一阶相位误差,并由此导致啁啾脉冲频谱干涉仪测量时域信号的结果产生时间上的平移,但是所测信号的相对时间演化过程不受其影响。     

初始啁啾对脉冲频谱演变的影响

本文从理论上分析了色散和非线性对脉冲频谱的影响 ,采用数值方法求解了非线性薛定谔方程的频域解。模拟了初始啁啾对不同形状脉冲频谱的作用。研究结果表明 :初始啁啾对频谱的影响随脉冲形状而变化。对高斯型脉冲 ,正的初始啁啾导致频谱严重展宽 ,负初始啁啾对频谱影响较小。超高斯型脉冲的频谱出现了旁瓣 ,这会引起能量的损失 ;而初始啁啾对其频谱的影响并不大。孤子型脉冲的频谱受初始啁啾的影响较大 ,尤其是高阶孤子。因此 ,为了保证脉冲稳定传输 ,必须消除初始啁啾。     

脉冲啁啾对于阿秒脉冲的影响

采用单电子近似和软核势模型, 通过数值求解一维含时薛定谔方程, 理论研究了当脉冲分别带有正、负啁啾的情况下所产生的阿秒脉冲.分析了不同脉冲啁啾特性对阿秒脉冲的强度和宽度的影响. 研究结果表明, 无论是正啁啾还是负啁啾, 随着啁啾量的增加, 都将使激光脉冲由产生单个阿秒脉冲趋向于产生阿秒脉冲链. 正啁啾和负啁啾对于阿秒脉冲宽度的影响是不同的, 负啁啾对于阿秒脉冲宽度影响很小, 适当的负啁啾有利于缩小阿秒脉冲的宽度; 而正啁啾脉冲产生的阿秒脉冲较无啁啾时展宽, 且随着啁啾量的增加, 其阿秒脉冲宽度迅速增大.     

初始啁啾对双曲正割光脉冲线性传输特性的影响

采用分步傅里叶方法数值研究了初始线性啁啾和非线性啁啾双曲正割光脉冲在单模光纤反常色散区的线性传输特性，并与啁啾高斯脉冲的线性传输特性作了比较.给出了双曲正割光脉冲频谱宽度和时间带宽积随初始线性啁啾变化的表达式.结果表明，双曲正割脉冲在线性啁啾|C|>0.1时随传输距离的增加逐渐演化成近高斯型，在0≤|C|≤0.1时最后将演化为近双曲正割脉冲.|C|越小，脉冲时域波形越趋近双曲正割曲线.负啁啾对脉冲时域展宽的影响比正啁啾要大得多.当|C|≥0.5时，初始啁啾对双曲正割光脉冲展宽的影响比对高斯脉冲的影响更大.非线性啁啾双曲正割光脉冲在线性传输过程中会出现时域波形分裂现象，比具有相同啁啾的高斯脉冲时域波形分裂严重. 关键词： 频率啁啾 双曲正割光脉冲 线性传输 时域波形分裂     

有限宽度背景中的啁啾灰孤子

基于在正常色散区的变系数非线性薛定谔方程,考虑一个带有微扰的参数渐减光纤系统,并利用数值模拟方法,对超高斯型有限宽度背景波和有限宽度背景中啁啾灰孤子的传输进行详细地研究.结果表明,超高斯背景波可以在带有微扰的参数渐减光纤系统中不受负载啁啾灰孤子的影响而稳定传输.当取背景波脉宽与啁啾孤子的初始脉宽比例大于或等于50时,有限宽度背景中啁啾灰孤子的数值结果基本与精确解相吻合.即使选取的背景波脉宽不宽,有限宽度背景中的啁啾灰脉冲仍可以很好的保持其孤子性质.     

光子晶体光纤中高阶非线性效应所致啁啾的研究

利用广义非线性薛定谔方程，分别数值计算了光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber, PCF)中的受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering，SRS)所致啁啾、自陡(Self-steepening，SS)所致啁啾及综合各种效应所得的总啁啾.计算结果表明：SRS啁啾的中心漂移而且正、负啁啾不对称；SS啁啾主要集中在脉冲的后沿；各种非线性总啁啾增大.由此得出，SRS引起频谱的红移与不对称，而SS则对频谱的不对称展宽贡献最大，各种非线性总的作用结果将产生不对称的红移的超 关键词： 啁啾 超连续谱 受激拉曼散射 自陡     

啁啾高斯脉冲通过增益色散介质的传输特性

采用复数波数定义和衍射积分方法,研究了啁啾高斯脉冲在增益色散介质中的传输特性,给出了介质增益谱为洛仑兹分布时的频谱分布以及时空分布的传输解析公式,详细分析了传输过程中光场的频谱和时空分布、脉宽和频谱变化以及谱移等特性。结果表明,啁啾高斯光束在介质中传输时其时间波形仍保持高斯分布不变,但在传输过程中其脉宽会发生变化。在传输过程中,啁啾参量会影响谱宽的减小程度以及谱移的幅度。啁啾参量越大,脉宽展宽和谱宽压窄的效果越明显,同时,随着传输距离的增大,光谱谱移也越明显。对于给定的啁啾参量,随着传输距离的增大,谱移将最终趋于一恒定值。     

飞秒脉冲激光啁啾对4,4’-二(二正丁胺基)二苯乙烯的光限幅及动态双光子吸收的影响(英文)

通过采用预估矫正的时域有限差分方法(FDTD)数值求解Maxwell-Bloch方程,研究飞秒啁啾脉冲激光在4,4’-二(二正丁胺基)二苯乙烯(BDBAS)分子介质中的光限幅行为(OL)和动态双光子吸收(TPA)截面.计算表明啁啾率的符号和大小都对频谱演化和光限幅行为产生影响.啁啾率的符号决定频移的方向:正啁啾对应频谱蓝移,负啁啾对应频谱红移.随着啁啾率绝对值的增大,频移更加明显,光限幅窗口变窄,同时出射光强饱和值变大.有趣的是,当负啁啾降低到一定值(-0.025/fs2)时,出现自感应透明(SIT)现象.另外,动态双光子吸收截面在考虑啁啾效应的情况下减小.本研究提供了一种控制非线性光学吸收的方法.     

啁啾堆积脉冲传输过程中的小尺度自聚焦效应

 研究了啁啾堆积脉冲的时间精细结构与子脉冲带宽、相位、啁啾量等因素的关系。结果表明:随着子脉冲带宽的微小变化,啁啾堆积脉冲的峰值功率为相同输出能力窄带脉冲功率的1.5~3.0倍;当子脉冲间存在着随机相位扰动时,啁啾堆积的峰值功率约为相同输出能力窄带脉冲功率的3倍。建立了啁啾堆积脉冲的时空非线性传输放大模型,模拟得到堆积脉冲传输过程中的非线性增长因子,并与相同能量的窄带脉冲进行了比较,揭示了啁啾堆积脉冲在高功率激光装置中的传输放大过程中出现的一些新现象以及可能导致的后果。     

五阶非线性光纤中连续谱相位扰动下的光传输与脉冲串产生

根据包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程,数值研究了高斯型连续谱相位扰动而不是传统单色扰动下基于调制不稳定性的高重复率脉冲串产生.结果表明:脉冲串也能像传统情形那样形成,但却呈现出不同的特性.如脉冲数目有限,且各脉冲的高度、强度及间距不等.脉冲数目随传输距离增加而增加.而五阶非线性能使脉冲宽度和间距变小因而有利于高重复率脉冲串产生,负五阶非线性则相反.对脉冲串形成过程中演变啁啾的数值计算表明,啁啾及其随距离的变化都是高度非单调的,五阶非线性将改变啁啾的范围和量值.     

Evolution of hyperbolic-secant optical pulses towards wave breaking in quintic nonlinear fibers

Evolutions of the frequency chirps, shapes, and spectra of initial hyperbolic-secant pulses towards wave breaking are numerically investigated in the normal dispersion regimes of optical fibers with quintic nonlinearity and the developing chirps and the characteristic distances of wave breaking are analytically processed approximately. The results show that quite different mathematical expressions from those of initial Gaussian pulses are obtained. Moreover, the wave breaking here will be more intense for more oscillation peaks will appear in the pulse wings and the breaking process will last longer distance before rectangle-shaped pulses form at last. However, the quintic nonlinearity plays a similar role to the case of initial Gaussian pulses in developing chirps and bringing forward or retarding the wave breaking. The wave breaking distance will also decrease with increase of the quintic nonlinearity and the soliton order.     

Evolution of Hyperbolic-Secant Pulses Towards Cross-Phase Modulation Induced Optical Wave Breaking and Soliton or Soliton Trains Generation in Quintic Nonlinear Fibers

The approximate analytical frequency chirps and the critical distances for cross-phase modulation induced optical wave breaking(OWB) of the initial hyperbolic-secant optical pulses propagating in optical fibers with quintic nonlinearity(QN) are presented. The pulse evolutions in terms of the frequency chirps, shapes and spectra are numerically calculated in the normal dispersion regime. The results reveal that, depending on different QN parameters, the traditional OWB or soliton or soliton pulse trains may occur. The approximate analytical critical distances are found to be in good agreement with the numerical ones only for the traditional OWB whereas the approximate analytical frequency chirps accords well with the numerical ones at the initial evolution stages of the pulses.     

Evolution of Hyperbolic-Secant Pulses Towards Cross-Phase Modulation Induced Optical Wave Breaking and Soliton or Soliton Trains Generation in Quintic Nonlinear Fibers

The approximate analytical frequency chirps and the critical distances for cross-phase modulation induced optical wave breaking (OWB) of the initial hyperbolic-secant optical pulses propagating in optical fibers with quintic nonlinearity (QN) are presented. The pulse evolutions in terms of the frequency chirps, shapes and spectra are numerically calculated in the normal dispersion regime. The results reveal that, depending on different QN parameters, the traditional OWB or soliton or soliton pulse trains may occur. The approximate analytical critical distances are found to be in good agreement with the numerical ones only for the traditional OWB whereas the approximate analytical frequency chirps accords well with the numerical ones at the initial evolution stages of the pulses.     

基于方差的奇异值分解域鲁棒零水印算法

 针对已提出的奇异值分解域鲁棒水印算法往往将水印嵌入在奇异值矩阵的奇异值上,利用奇异值分解产生的两个正交矩阵提出一种基于方差的鲁棒零水印算法.将图像分割成互不重叠的子块,对每个子块进行奇异值分解,通过判断每个子块U矩阵第一列元素平方的方差与V矩阵第一列元素平方的方差之间的大小关系产生零水印序列.算法实质上没有对原始图像做任何修改,具有非常好的不可见性.算法进行抵抗重采样、平滑处理、加噪音和JPEG压缩攻击实验测试鲁棒性.实验结果表明该算法在以上攻击中表现出很强的鲁棒性.     

Nonlinear source for the generation of high-energy few-cycle optical pulses

We investigate the evolution of optical pulses in a hollow waveguide filled with noble gas at pulse intensities for which tunnel ionization dominates the nonlinear response of the gas. A numerical analysis reveals that the spectral chirp generated by the plasma nonlinearity is to a good approximation linear over the whole pulse spectrum and can be compensated in a dispersive delay line. Our calculations predict the generation of 3-4-fs optical pulses with energies of a few milijoules. To our knowledge, these energies are an order of magnitude greater than the pulse energies that have been realized to date in hollow-fiber compressors based exclusively on the nonlinear Kerr effect.