小芯径光子晶体光纤中基于前向受激布里渊散射的超光速传输特性（英文）

理论研究了小芯径光子晶体光纤中基于前向受激布里渊散射的快光.利用前向受激布里渊散射三波耦合方程,通过傅里叶变换,计算小芯径光子晶体光纤中的群折射率和增益系数.用有限元法模拟了声场和光场的分布、信号光时间提前量和展宽因子.小芯径光子晶体光纤中光场与声场可以有效地重叠在纤芯中,增强了它们之间的非线性相互作用,导致强的受激布里渊散射和大的时间提前量.随着信号光传输距离的增加,时间提前量成非线性增长,与此同时,信号光被压缩.随着初始脉冲的增大,脉冲展宽因子逐渐趋于平稳.当传输距离为70 m,初始脉冲宽度为200 ns,泵浦功率为600 mW,计算出时间提前量为21.76 ns和脉冲展宽因子为0.77.     

光子晶体光纤结构与掺杂对受激布里渊散射快光的影响

由受激布里渊散射三波耦合方程导出了在小信号条件下的快光时间提前量,通过全矢量有限元法模拟了光子晶体光纤占空比和GeO₂掺杂质量分数对布里渊频移、时间提前量、脉冲展宽因子及脉冲形变的影响。结果表明,布里渊频移随着占空比和掺杂质量分数的增大而减小。在保持泵浦功率为20 mW和快光传输长度为10 m的条件下,时间提前量随着占空比的增大而增大,随着掺杂质量分数的增大而减小。脉冲展宽因子与时间提前量变化趋势相反。当占空比为0.8,Ge掺杂质量分数为18%时,能够实现快光时间提前量为29.7 ns,脉冲展宽因子为0.88。布里渊阈值随着占空比的增大而减小,随着掺杂质量分数的增大而增大。     

光纤中双泵浦低失真受激布里渊散射快光

采用快速傅里叶变换算法,数值模拟了双泵浦宽带布里渊吸收谱的受激布里渊散射快光.模拟结果表明信号脉冲的时间提前、衰减和脉冲展宽因子容易受到两个泵浦光的相对频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度的影响.优化设计频率分离因子、输入泵浦光的功率以及光纤长度,224ps高斯信号脉冲实现了80ps的最大提前量和0.87的最小展宽因子.研究结果可以提高光纤通信系统的数据速率,降低脉冲失真.     

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     

光子晶体光纤中受激布里渊散射慢光研究

基于受激布里渊散射的慢光在全光通信中具有重要的应用前景。传统的光纤作为慢光介质,具有较低的延迟效率,对光纤长度和抽运功率要求较高,而高非线性光子晶体光纤作为慢光介质应用于慢光系统,可以提高系统的延迟效率。实验选用一段70m长的高非线性光子晶体光纤作为慢光介质,在抽运功率101mW情况下,50ns脉冲信号获得了33dB的布里渊增益,脉冲延迟了30ns,延迟效率达到了0.0046ns/(mW.m),是普通单模光纤的13.7倍。该光纤应用于受激布里渊散射慢光系统可以有效缩短光纤长度和降低对抽运功率的要求,具有潜在的应用前景。     

利用交叉相位调制和四波混频制作的时间透镜的仿真分析

利用高非线性光纤中的交叉相位调制和四波混频分别在仿真中实现了时间透镜. 对基于交叉相位调制的时间透镜中的高非线性光纤中的非线性过程进行了仿真分析. 仿真结果表明, 该时间透镜的主要影响因素为色散、自相位调制与四波混频; 通过采用带有一定色散斜率的高非线性光纤可同时消除色散、自相位调制和四波混频的影响; 另外, 该高非线性光纤的色散零点最好选在信号脉冲和抽运脉冲波长的中心附近. 然后对基于四波混频的时间透镜的实现进行了仿真分析. 仿真结果表明, 该时间透镜的主要影响因素为色散、 自相位调制和其他的四波混频; 通过设定合适大小的信号脉冲和抽运脉冲的功率可消除自相位调制和其他的四波混频的影响; 另外, 通过在高非线性光纤中引入一定的色散可进一步提高信号脉冲和抽运脉冲的功率, 从而获得更高功率的输出脉冲. 最后对两种时间透镜系统做出了比较. 关键词： 光脉冲压缩 时间透镜 交叉相位调制 四波混频     

光纤Bragg光栅非线性开关动态特性研究

基于光纤Bragg光栅中脉冲演变遵循的非线性耦合模方程,数值分析了光纤Bragg光栅在禁带附近由非线性光学特性导致的Bragg波长偏移。仿真结果表明：随着输入信号功率的增大,光栅的布拉格波长向长波方向移动,反射峰值下降,反射带宽变窄。进一步研究了基于此效应的全光自开关特性,结果表明：此开关的稳定时间短,并且输出脉冲形状保持良好。因此,这种具有高非线性系数的光纤光栅实现的全光开关在全光信号处理方面具有广泛的应用前景。     

基于光子晶体光纤光脉冲压缩的理论研究

从理论上研究了单根光子晶体光纤的光脉冲压缩,利用较短的具有高非线性系数的光子晶体光纤可以实现较高质量的光脉冲压缩。针对单根光子晶体光纤压缩光脉冲的限制,提出了一种基于光子晶体光纤非线性环路镜中交叉相位调制效应的脉冲压缩方法。理论研究表明,这种脉冲压缩方式可以压缩自身功率较低的信号脉冲,相比于单根光子晶体光纤的方法,可以得到更高压缩质量的脉冲,通过合理选择控制光脉冲的参数,可以有效地抑制基座。     

光子晶体光纤中基于受激布里渊散射实现快光的数值模拟研究

为了了解基于光纤受激布里渊散射快光传输系统的一些外在因素对受激布里渊散射快光传输的影响,对该传输过程进行了研究。首先,根据受激布里渊散射过程的"三波耦合方程"进行了理论改进,然后选定了3种光子晶体光纤作为传输介质,通过对比,选出一种光子晶体光纤RB65进行具体分析研究。通过求解"三波耦合方程",对快光受激布里渊散射过程进行了模拟分析,探讨了光纤长度、探测信号脉冲宽度和输入信号功率对传输的影响。结果表明,在保证信号失真相对较小的情况下,取40 m长度光纤、140 ns信号脉宽和174 m W输入信号功率时的快光提前效率最高。     

光子晶体光纤非线性光谱特性的理论与实验研究

光子晶体光纤具有特殊的导光机制和结构可调性,可以产生奇异的色散特性及高非线性,为非线性光纤光学领域的研究提供了新的条件。受多种非线性光学效应的共同作用,在不同泵浦光脉冲参数条件下,不同结构参数及传输特性的光子晶体光纤能产生丰富的非线性光谱。利用分步傅里叶方法求解非线性薛定谔方程,模拟飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的传输过程,获得输出光谱与入射光脉冲参数(泵浦光峰值功率P、泵浦光波长λ、光脉冲形状、光脉冲宽度T_FWHM)、光纤结构参数(孔间距Λ、空气填充比d/Λ、光纤长度z)、传输特性(色散、非线性系数)的关系,分析拉曼孤子、色散波、自相位调制等非线性效应产生的光谱特性。利用光子晶体光纤包层节区进行非线性光学实验研究,获得了孤子波和色散波的宽带光谱输出。理论分析与实验测量的光谱中都包括了波长0.5 μm附近可见光波段的蓝移色散波、0.82 μm波段的剩余泵浦光、1.1 μm波段的孤子波、2 μm附近的红移宽带色散波。理论分析与实验测量结果一致,阐明光子晶体光纤中非线性光谱产生的物理原理,实现了对宽带光谱的可控输出,为高非线性光子晶体光纤的结构设计、制备及非线性光谱的应用研究奠定基础。     

Slow and fast light based on SBS with the spectrum tailoring

In this paper, slow and fast light of a signal pulse of nanosecond duration are achieved in the same experimental device by using band-pass filters to tailor the spectra of spontaneous Brillouin scattering (SPBS) coming from 50 km single-mode optical fibers (SMF) as the pump light. The phase matching condition of slow and fast light is satisfied by changing wavelengths of band-pass filters .In our experiment, we obtain the tunable delay time for various signal pulses range from 1 ns to 20 ns. By increasing the power of the pump field to 16 mW, a 1 ns signal pulse is delayed 1.5 ns and is advanced 1.0 ns respectively, while the signal pulse almost has no distortion. The experiment has demonstrated that larger relative pulse delay of slow and fast light can be obtained in the same experimental setup when pump power is lower.     

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。     

利用非线性光学环路镜实现多个波长的同时变换

利用非线性光不路镜（ＮＯＬＭ）成功地实现了多个波长的同时变换,最大波长变换间距大于２５ｎｍ。实验系统中采用增益开关分布反馈半导体激光器（ＧＳ ＤＦＢ－ＬＤ）产生的超短光脉冲作为控制光,频谱分割法得到多波长激光作为信号光。改变控制光的输入功率或非线性光学环路镜中的偏振控制器的偏振方向能够改变不同变换波长信号的性能。     

Short optical pulse polarization dynamics in a nonlinear birefringent doped fiber

Numerical solutions are obtained of the full self-consistent system of equations for the counter, rotating polarization components of the field of a short optical pulse propagating in a nonlinear birefringent fiber and in the ensemble of the energy-level degenerate doped resonance atoms implanted in the fiber material. In every cross section of the fiber, the ellipticity of the polarized wave experiences a complex evolution in time accompanied by rapid changes of the azimuthal angle due to the interplay of the dispersion and the Kerr nonlinear self-and cross-phase modulation. The reciprocal effect of the impurities on the traveling pulse causes oscillations of the pulse envelope that can completely distort the shape of the input signal, while the resonance absorption can drive the birefringence process from the nonlinear regime back to the linear one.     

V型高双折射光子晶体光纤超连续谱产生的实验研究

高非线性高双折射光子晶体光纤是超连续谱产生的最有效介质之一, 因此本文选取V型光子晶体光纤作为研究对象. 通过多极理论数值模拟的结果, 确定V型光纤具有高双折射、高非线性等特性. 通过实验手段, 发现入射光中心波长和光纤的双折射效应对产生的超连续谱有很大的影响: 当入射光波长处于光子晶体光纤大的反常色散区时, 脉冲相对展得比较宽, 长轴要比短轴方向的超连续谱更宽, 频谱成分更加丰富. 在同一波长下光偏振方向越接近45°时, 超连续谱谱宽范围越大. 随着入射脉冲功率的增加, 超连续谱展得越宽, 但是当功率比较大时会达到功率饱和. 关键词： 光子晶体光纤 高双折射 多极理论 超连续谱     

Character analysis of slow light with communication waveband in fiber optical parametric amplifier

The comprehensive characters of delay time and delay bandwidth with distortion, signal wavelength dependence and delay bandwidth product in fiber optical parametric amplifier are investigated theoretically when the pump locates at anomalous dispersion region. The delay character of single pulse, data stream with certain bit pattern and pseudo random data stream are analyzed comprehensively. In this category of fiber optical parametric amplifier, the delay time and delay bandwidth product vary from signal wavelengths and bit rates. For the same nonlinear coefficient, pump power and fiber length, the diverse dependences of bit pattern in different signal wavelengths are found by numerical simulation. The impacts of pump power and fiber length on the delay character and distortion are also discussed. These relations are conductive to the design of slow light based on fiber optical parametric amplifier in telecommunication waveband.     

室温掺铒光纤放大器中实现参量控制无损耗光速减慢传输

本文对掺铒光纤放大器中的光速减慢传输系统进行深入研究,提出一种直接利用掺铒光纤放大器中抽运光 强度和掺铒光纤长度,通过优化控制参量来降低信号光强度损耗系数,从而可以实现无强度损耗光速减慢传输, 研究结果表明:当抽运光功率为3.5 mW时,信号光强度损耗系数近似为零;当抽运光关闭时,掺铒光纤长度为 0.1 m时,信号光强度损耗系数近似为零.