基于高阶色散管理和相位共轭技术的色散补偿

相位共轭技术能够同时且高效地补偿二阶色散及非线性效应，且该技术同信号比特率、调制方式无关，是最有前景的色散补偿技术之一。理论分析了在高阶色散作用下，超短高斯脉冲信号在中距相位共轭通信系统中的传输演化特性，数值模拟了在二阶、三阶和四阶色散作用下，飞秒高斯脉冲信号在基于中距相位共轭技术的光纤色散管理链中的动态传输过程。结果表明，相位共轭技术和高阶色散管理相结合，不仅可以补偿和复原包括奇数阶和偶数阶色散在内的全部色散和非线性所引入的信号失真和畸变，而且能够减弱时分复用系统中脉冲之间的相互作用，使得信号在传输一个周期后恢复波形，从而提高了相位共轭系统对失真信号的补偿性能。     

单模光纤中基于交叉相位调制的压缩脉冲对产生

基于波长位于反常色散区强泵浦脉冲的交叉相位调制,通过对波长位于正常色散区的弱脉冲在单模光纤中的传输进行数值模拟,得出了一种压缩脉冲的新方法.计算结果表明,在零色散波长位于弱脉冲波长和泵浦脉冲波长中间附近的情况下,交叉相位调制(XPM)与群速度色散(GVD)的共同作用能使弱脉冲演化成比其初始宽度窄得多的脉冲对.同时我们还发现,泵浦脉冲的相对于信号脉冲初始峰值功率愈高,初始相对宽度越小,所得弱脉冲的压缩比和压缩后脉冲峰值功率愈高,压缩到最窄时所需光纤长度越短.最后对基于这一压缩的物理机制作了详尽的分析.     

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.     

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     

剩余三阶色散对相位共轭偏振孤子的影响及其补偿

光学相位共轭中剩余三阶色散不利于共轭孤子的稳定传输,导致孤子脉冲具有更大的时间抖动.本文提出在传输线末采用具有正三阶色散的色散位移光纤补偿光学相位共轭中的剩余正三阶色散.数值结果证明了其可行性.同时也分析其补偿的物理机制.     

光纤通信系统中基于光学相位共轭和预啁啾的色散及非线性补偿研究

采用光学相位共轭补偿光纤通信系统的色散及非线性必须满足一个前提条件,即相位共轭器两边线路上的色散和非线性分布(或传输功率分布)必须严格对称,这在现有的一般传输线路（标准单模光纤加集总掺铒光纤放大器）难以实现。提出了预啁啾结合中距相位共轭的补偿方案,并进行了数值计算。结果表明,通过在发送端对输入脉冲进行预啁啾展宽,可有效地减轻非线性效应与色散的相互作用,获得理想的补偿效果;对于皮秒超短光脉冲传输,脉冲内拉曼散射相对于三阶色散对补偿结果的影响很小,因此,频域相位共轭相对于时域相位共轭具有更好的综合补偿性能。该方案简单易行,无需对已敷设好的线路作较大改动。     

有源光放大器链路中交叉相位调制的不稳定性

利用两种方法研究了有源放大器波分复用系统光纤链路中交叉 相位调制的不稳定性．首先利用非线性薛定谔耦合方程，在小幅度扰动下，研究了正常色散 和反常色散光纤中的交叉相位调制不稳定性. 由于相位噪声涨落，利用分裂步长傅里叶 变换法与Monte-Carlo法，模拟了有源放大器链路中反常色散和正常色散情况下的调制不稳定性. 两种方法得到的结论基本一致. 关键词： 调制不稳定性 交叉相位调制 斯托克斯带 反斯托克斯 带     

光纤中基于交叉相位调制的超短光脉冲串的产生

提出一种在单模光纤正常色散区由连续波产生超短光脉冲串的新方法，即让连续波和一个波长位于光纤正常色散区的调制脉冲串在光纤中同时传输，交叉相位调制效应和群速度色散效应的相互作用能使连续波演化成一串超短光脉冲，其脉冲宽度比调制脉冲串中的脉宽要小得多，本文还通过计算机模拟，对这一方法进行了全面的考察和分析。结果表明，该方法不仅实用，而且可取得较好的效果。     

光纤正常色散区基于脉冲对交叉相位调制的亮脉冲压缩

提出了一种利用单模光纤压缩波长位于光纤正常色散区的亮脉冲的新方法．即让亮脉冲与一个中心波长同样位于光纤正常色散区的强脉冲对在光纤中同时传输，在适当条件下，交叉相位调制效应会导致亮脉冲的压缩．还通过计算机模拟，对这一压缩方法进行了全面的考察和分析．发现与其它压缩方法相比，该方法不仅更实用，而且可获得更好的压缩效果 关键词：     

色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响

<正>弦相位调制脉冲可以满足高能激光驱动器对宽带和束匀滑的要求,在光纤系统中传输后,由于光纤中群速度色散的作用,将会产生强度调制,从而加剧光纤功率放大器中的非线性效应和光谱整形的难度.通过对2GHz,14·25GHz正弦相位调制脉冲经过不同光纤长度传输实验为例,结合光纤系统中色散对FM-AM效应影响的理论分析,发现2GHz相位调制脉冲的实验结果与模拟结果符合较好.     

飞秒激光作用下全向高反膜破坏的激发过程

设计和制备了全向高反膜SiO₂/TiO₂，研究了它在不同脉冲宽度、不同脉冲能量的飞秒激光作用下的破坏阈值和烧蚀深度.利用发展的抽运-探针方法，研究了抽运脉冲作用下材料中导带电子的超快激发和能量沉积过程，建立并求解了飞秒激光激发材料和材料的激发对抽运光自身反作用的耦合动力学模型.模型较好地揭示了材料破坏的激发过程. 关键词： 飞秒激光 全向高反膜 激发过程 破坏机制     

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。     

Control of polarization signal distortion by frequency domain phase conjugation in optical fiber systems

Optical frequency domain phase conjugation(FDPC) is based on phase conjuga-tion of spectrum of an input signal.It is equivalent to the phase conjugation and the time reversal of the temporal envelope of an input signal.The use of FDPC to con-trol polarization signal distortion in birefringent optical fiber systems is proposed.Evolution of polarization signals in the system using midway FDPC is analyzed theoretically and simulated numerically.It is shown that the distortion of polariza-tion signals can be controlled effectively by FDPC.The impairments due to disper-sion and nonlinear effects can be suppressed simultaneously.     

超短脉冲在单块晶体中的三次谐波理论模拟

讨论了群速度失配、自相位调制和交叉相位调制、晶体厚度、基波的频率啁啾等因素对超短脉冲单块晶体的三次谐波转换效率、三倍频光脉冲形状以及频谱的影响.结果表明：群速度延迟使三倍频光脉冲展宽；自相位调制和交叉相位调制会降低转换效率,并使三倍频光脉冲形状发生畸变；晶体厚度对三倍频光脉冲频谱展宽有着较大的影响；合适的基频光频率啁啾可以减小三倍频光脉冲的畸变,并有效地提高三倍频转换效率.     

A detailed analysis of cross-phase modulation effects on OOK and dpsk optical WDM transmission systems in the presence of GVD,SPM, and ASE noise

A performance analysis is carried out to evaluate the effect of cross-phase modulation (XPM) on a dispersion-managed 20 Gb/s optical wavelength-division multiplexing (WDM) transmission system using either the on-off keying (OOK) or the different-phase-shifting keying (DPSK) modulation, in the presence of the group-velocity dispersion (GVD), self-phase modulation (SPM), and amplified spontaneous emission (ASE). It is found that to achieve a bit error rate (BER) of 10⁻⁹ at a distance of 160 km, a 1.0 dB XPM power penalty is incurred for input channel power of 3 dBm in the OOK transmission and 7 dBm in the DPSK transmission. The power penalty increases with input channel powers and is inversely proportional and exhibits oscillations with respect to the channel separation. The oscillation is evenly spaced for the DPSK but not for the OOK and suggests the presence of optimum separation values. The XPM penalty decreases when a high dispersion fiber is used and increases linearly with increasing dispersion slope. Small residual dispersion can reduce the penalty of nonlinear effects.     

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.     

Compensation for the self-steepening effects in optical fiber communication system using midway optical phase conjugation

Effects of self-steepening (SS) of chirped Gaussian pulses on optical fiber communication system using midway optical phase conjugation (OPC) are analyzed. Dynamic evolution of the ultrashort pulses is simulated numerically. It is found that OPC cannot compensate for pulse waveform distortion due to SS.The initial chirp of pulses and dispersion can counteract SS and improve the compensation performance for the distortion.     

Copropagation of two pulses of different frequencies and modulation instabilities induced by cross-phase modulation in metamaterials

Nonlinear coupled equations describing the copropagation of two light pulses of different central frequencies in metamaterials (MMs) are derived. Based on the derived equations and the Drude model for dispersive MMs, the modulation instabilities (MIs) induced by cross-phase modulation (XPM) for different combination of the signs of refractive index experienced by the two optical pulses, respectively, are analyzed. It is shown that, in the absence of group-velocity mismatch, the property of MI only depends on the sign of group-velocity dispersion the two pulses experience, irrespective of the sign of refractive index. The group-velocity mismatch plays an important role in the occurrence of MI, especially when the central frequencies of the two pulses near the electric or magnetic plasma frequency of the MM. The theoretical results are confirmed by numerical simulations.     

基于单模光纤的交叉相位调制型频率分辨光学开关超短脉冲测量

利用单模光纤中的光弹效应和交叉相位调制(XPM)效应,提出了一种频率分辨光学开关法测量超短脉冲的新方案.在本方案中,单模光纤的前一部分产生可变延迟,后一部分作为非线性介质产生非线性效应.该方案只需一根单模光纤,无须复杂的光路校准,结构简单,损耗低;光纤中的XPM效应易发生,无须相位匹配.对提出的方案进行了数值模拟,采用基于矩阵的主元素广义投影算法,恢复出待测脉冲的幅度和相位信息,并研究了光纤长度和待测超短脉冲的脉冲宽度对测量结果的影响.结果表明:测量准确度随着光纤长度的增加而提高,选取长度为2 km的光纤,就可以实现对超短脉冲的准确测量;本文方案适用于脉冲宽度不小于80 fs的超短光脉冲的测量.     

Wave-coupling theory of linear electro-optic effect for ultrashort laser pulses

A wave-coupling theory of linear electro-optic (EO) effect for ultrashort laser pulses has been developed. As one of its applications, the linear EO effect of ultrashort Gaussian pulses propagating in LiNbO₃ crystal is demonstrated, with the intensity lower than the damage threshold. It is found that the EO effect is sensitive to both the azimuth angle and the polar angle of wave vector of light. And the larger the applied electric field, the shorter the crystal used for optimization of EO coupling is. The numerical results show that, with the duration of input pulse changing from 150 fs to 5 fs, the durations of output pulses are broadened due to the group-velocity dispersion, as well as the first- and second-order refractive dispersion. In addition, when input pulse duration is larger than 20 fs, in contrast with zero chirp, the output durations can be slightly compressed if a positive chirp input pulse is used. The validities of slowly varying amplitude approximation and continuous wave approximation are also discussed. The influence of self-phase modulation and cross-phase modulation on the EO effect is also discussed briefly.