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     

脉冲形状对脉冲经光纤放大器传输后功率增益的影响

基于描述脉冲放大过程的时间相关非线性辐射迁移方程,对不同形状脉冲经掺镱光纤放大器传输后的功率特性进行了分析,该方程同时考虑了光与介质的相互作用.数值结果表明,在相同的脉冲能量下,不同形状脉冲经放大器放大后的功率增益随入射脉冲形状不同而不同,并且功率增益的差异在脉冲前沿比较大.这使得放大器输出脉冲峰值向前沿的偏移量以及峰值功率的放大倍数都与脉冲形状有关.尤其是当入射脉冲的能量较大时,不同形状脉冲的峰值功率的放大倍数明显不同,以超高斯脉冲为最大,高斯脉冲、双曲正割脉冲次之,洛伦兹脉冲最小.     

基于医用光子晶体光纤泵浦脉冲优选光学相干断层成像光源的研究

采用分步傅里叶方法模拟皮秒泵浦脉冲在正常色散医用光子晶体光纤中超连续谱的产生,研究泵浦脉冲中心波长、峰值功率、宽度和形状对超连续谱特性的影响,优选泵浦脉冲光源的参数用于光学相干断层成像,提高其纵向分辨率和成像质量。结果表明:对于泵浦中心波长为1.06μm、1.31μm和1.55μm的医用光子晶体光纤,在相同参数下,1.55μm泵浦脉冲产生的带宽较宽,1.31μm泵浦脉冲获得的纵向分辨率较小;对于1.55μm的医用光子晶体光纤,当选取的双曲正割型泵浦脉冲峰值功率为20.5 W,脉冲宽度为2 ps时,可获得的纵向分辨率为5.0μm,当选择峰值功率为18 W,脉冲宽度为0.5 ps时,可获得的纵向分辨率为3.7μm;超高斯型泵浦脉冲比高斯型、双曲正割型和啁啾高斯型泵浦脉冲更易获得较宽、较平坦的超连续谱光源。     

一种基于阶梯状非线性光纤的新颖脉冲压缩方法(英文)

提出了一种基于阶梯状非线性光纤的脉冲压缩方法.阶梯状非线性光纤包括普通单模光纤,色散位移光纤和高非线性光纤.数值模拟中所使用的所有元件均在现实中存在,并且与其他脉冲压缩方法相比,此方法成本低且易于控制.数值模拟表明:12.5 ps脉宽,300 mW峰值功率的双曲正割脉冲可被压缩至1.28 ps脉宽,1.3 W峰值功率的脉冲.     

单模光纤中的脉冲展宽

本文给出了光源频谱是洛仑兹分布的高斯脉冲,在单模光纤中传输时因一阶色散而展宽的近似理论.得到了在光纤中传输的脉冲光功率的系综平均值和输出脉冲宽度的均方根值的近似解析公式.数值分析的结果表明,所给出的公式与数值解的最大偏差小于5%.     

高斯分布扩散光波导折射率分布的多项式近似

本文用适当的多项式函数近似高斯折射率分布函数,利用Ikuno的结果,导出了扩散平面光波导导模有效折射率的更精确近似解公式.这个公式不仅简单便于计算,而且由它求得的导模有效折射率更接近光线方法的数值结果,其精度不仅优于无微扰的适当双曲正割分布近似,也优于微扰的适当双曲正割分布近似.同时也改善了较高阶导模的数据精度.     

基于脉冲对的交叉相位调制脉冲压缩中离散效应的抑制

提出一种新的抑制离散效应的方法——非对称脉冲对法，并对采用该方法和采用非同步耦合法在基于脉冲对交叉相位调制对脉冲进行压缩过程中，对离散效应影响的抑制效果进行了研究.数值模拟的结果显示：对于峰值功率为10mW、半极大全宽度为5ps的高斯入射脉冲，采用非对称脉冲对法，可以获得压缩比为137、基座能量比为0122、峰值功率为116mW的压缩脉冲. 关键词： 交叉相位调制 离散效应 非同步耦合法 非对称脉冲对法     

超短双曲正割脉冲的两种脉冲宽度比较

利用理论推导和数值模拟方法,给出了超短双曲正割脉冲较为严格的均方根脉冲宽度与通常使用的半高全宽脉冲宽度的解析表达式,并对两种脉冲宽度进行了比较.研究结果表明,对于亚周期（半高全宽脉冲宽度小于一个光学振荡周期）双曲正割脉冲,均方根脉冲宽度与半高全宽脉冲宽度有较大的差异,并且绝对相位对均方根脉冲宽度的影响很大.所以描述亚周期双曲正割脉冲时应该使用更加严格的均方根脉冲宽度.     

超短飞秒光脉冲产生技术

本文叙述了群速弥散补偿被动锁模环型染料激光器的特性;研究了产生极短飞秒光脉冲的条件和光脉冲强度分布的非对称性。该技术产生的最短光脉冲宽度为21 fs;光脉冲宽度可调范围从最短到500fs以上。实验和理论数据拟合证明光强分布为非对称双曲正割平方,非对称因子r在7到11之间。     

用环围功率法研究双曲正弦高斯光束的焦移

 从Collins公式出发研究了无光阑双曲正弦高斯光束的聚焦特性。研究发现聚焦双曲正弦高斯光束的轴上光强为零，因此Li和Wolf二人研究焦移的方法不再适用。使用环围功率法定义束宽和实际焦面，由此可以决定聚焦双曲正弦高斯光束的焦移。数值计算表明，聚焦双曲正弦高斯光束的焦移与偏心参数和菲涅耳数有关，焦移随偏心参数和菲涅耳数的减小而增大。此外，还分析了双曲正弦高斯光束的最佳聚焦问题。     

Spectrum evolutions of spontaneous and pump-depleted stimulated Brillouin scatterings in liquid media

A theoretical model for calculating spontaneous and stimulated Brillouin scattering(SBS) spectra is described. An empirical formula for the Stokes output spectral linewidth, a function of spontaneous Brillouin linewidth and the exponential gain coefficient, is obtained by the calculated data fitting. The formula holds true for two cases involving pump undepletion and depletion. The lineshape change from spontaneous to highly pump-depleted SBS spectra is also investigated. The result shows that for the pump power below the SBS threshold, the Stokes output spectral lineshape evolves from Lorentzian to approximately Gaussian as the pump power increases. For the pump power near or beyond the threshold, the SBS spectrum is in the form of a steady Gaussian profile, and the spectral linewidth comes to a certain value about 7 times narrower than the spontaneous one. The theoretical results are experimentally demonstrated by using several common liquid media.     

温度和压强的变化对谱线线型峰值的影响

谱线线型是用于气体浓度测量中的一个重要参数。本文基于温度(压强)变化会引起相应压强(温度)的变化这一点,考虑温度和压强同时变化对气体线型峰值的影响。通过分析氟化氢的吸收谱线,发现可用Lorentzian线型来计算峰值吸收系数的温度和压强范围都扩大,而Gaussian线型在绝大数情况下不能用来计算峰值吸收系数;在一定的温度范围和压强范围内,如果只考虑压强或温度的变化,由此计算的三种线型峰值(Gaussian,Lorentzian和Voigt)的相对误差大于0.1。因此,在计算线型峰值时,需考虑压强和温度同时变化对线型峰值的影响。最后分别讨论了甲烷、二氧化碳、一氧化碳及一氧化氮,得到与氟化氢结论相似的结论,结论的不完全相同是由于每种气体在波数、压力展宽系数、相对分子质量及温度系数上的不同而导致。     

基于吸收光谱的光程长度测量方法研究

基于吸收光谱的基本原理,通过计算比尔-朗伯定律数学表达式中的参数实现了光程长度的测量。分析了高斯线型、洛伦兹线型和Voigt线型,采用了Voigt线型对光谱信号进行拟合。研究了Voigt线型峰值计算方法、洛伦兹线宽计算和误差函数求解三个内容。利用可调谐半导体激光吸收谱技术(TDLAS)中的直接吸收谱技术测量了氧气的吸收光谱,得到拟合的光谱峰值数据。将峰值数据带入比尔-朗伯定律数学表达式中,计算出实验光程长度为66.55 cm。对比测量值66.04 cm,测量精度为0.78%,该方法用于光程长度测量是可行的。     

An analytical derivation of a popular approximation of the Voigt function for quantification of NMR spectra

The approximation of the Voigt line shape by the linear summation of Lorentzian and Gaussian line shapes of equal width is well documented and has proved to be a useful function for modeling in vivo (1)H NMR spectra. We show that the error in determining peak areas is less than 0.72% over a range of simulated Voigt line shapes. Previous work has concentrated on empirical analysis of the Voigt function, yielding accurate expressions for recovering the intrinsic Lorentzian component of simulated line shapes. In this work, an analytical approach to the approximation is presented which is valid for the range of Voigt line shapes in which either the Lorentzian or Gaussian component is dominant. With an empirical analysis of the approximation, the direct recovery of T(2) values from simulated line shapes is also discussed.     

Optimizing accuracy and precision in spectral data

Parameters derived by computer fitting of Gaussian or Lorentzian curves to spectral data suffer from inaccuracies derived by the data gathering strategy, by instrumental errors and by the inherent statistical fluctuation of the measurements. When measurements of extreme quality are required, minimum uncertainty for peak centroid and linewidth for a given data collection time is obtained by proper choice of the number of ‘channels’ in the peak. The optimum conditions that are derived analytically are supported by results of fitting spectra with Gaussian curves. Fittings were done with the simplex procedure yielding precise values of the centroid and linewidth. Data used were x‐ray fluorescence signals and computer‐simulated spectral peaks. Results of the theoretical calculations and of computer fittings to both empirical data and simulated spectra indicate that the optimum number of channels in a peak, for the best quality of measurements of the peak centroid and its linewidth, is independent of the peak integral and has full width at half‐maximum in the neighborhood of 2.5 channels. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

掺镱双包层脉冲光纤放大器的特性研究

 在高频及低频脉冲种子光的情况下讨论了掺镱双包层光纤放大器的输出特性.在有限差分法中,对于不同重复频率的脉冲种子光,需要设置不同的初始条件以快速计算得到稳定输出.本文给出了在高频和低频情况下设置初始条件的方法,并讨论了作为种子光的准连续高频高斯脉冲峰值功率与其等效连续光功率之间的关系,最后计算了种子光为高频及低频脉冲情况下的平均输出功率与泵浦功率的关系.     

InP/InGaAsP多量子阱自发辐射谱的解析函数

利用洛伦兹线型函数、高斯线型函数和Sech线型函数对InP/InGaAsP多量子阱自发辐射谱进行拟合,采用莱文贝格-马夸特算法,得到上述三种函数的解析表达式.研究结果表明:高斯线型光谱拟合函数的中心波长为1548.651nm,谱线半极大全宽度为61.42 nm,功率补偿为0.00212 mW,拟合优度为0.99191,残差平方和为2.26505×10~(-6).高斯线型拟合的拟合优度最大,残差平方和最小,且各数据点的残差值分布在±0.0001之间,分布比较均匀.高斯线型函数具有较高拟合度.     

The output of amplified spontaneous emission lasers

The output of amplified spontaneous emission (ASE) lasers such as X-ray lasers operated without mirrors is calculated exactly for Gaussian and Lorentzian small signal gain profiles by a simple Taylor series expansion. The accuracy of the ‘Linford’ formula commonly used as an approximation for the output of ASE lasers is evaluated by comparison to our exact solutions. The Linford formula is accurate to better than 10% for intensities produced by a Gaussian gain profile, but requires multiplication by a correction factor of at gain length product greater than 5 for Lorentzian gain profiles.     

啁啾参数对光束远场分布的影响

啁啾脉冲光束的远场特性对其具体应用具有重要意义。利用夫琅禾费衍射积分公式导出了啁啾脉冲高斯光束远场光强分布的解析式,并通过数值计算分析了啁啾参数对远场分布的影响。结果表明,脉冲光束的远场中心光强随着脉宽的减小而增大,其远场轴上功率谱随着脉宽的增大而减小,与普通脉冲高斯光束相比,脉宽的变化对于啁啾脉冲光束的影响更大。脉冲光束的中心光强也随着谱宽的增大而增大,但啁啾参数的变化不会对其产生影响。