Pulse Self-trapping Robustness to Polarization Mode Dispersion in Optical Fiber

In this paper, pulse self-trapping robustness to polarization mode dispersion in optical fibers is studied. Nonlinear pulse can be used to suppress PMD despite the input pulse shapes is found. When the nonlinear effect is stronger (initial pulse amplitude is larger), the suppression degree to PMD is better. As the initial chirp is considered, we find that the chirp is harmful to suppress PMD. The more is initial chirp, the more is the PMD value.     

Impacts of polarization mode dispersion on the pulse-width with considering initial pulse chirp and fiber GVD

The impacts of polarization mode dispersion (PMD) on the pulse-width in linear systems have been investigated. The analytical solutions, including the effects of initial frequency chirp and group velocity dispersion (GVD), are derived. Analyses show that the pulse broadening effects induced by the second-order PMD depend on GVD and chirp parameter, which are different from those induced by the first-order PMD. An initially chirped Gaussian pulse is taken as an example, upon which analytical solutions of rms pulse-width are derived before and after the first-order PMD compensation. The first-order PMD compensator is also evaluated based on these solutions. The results show that the pulse broadening effects will be resisted efficiently by choosing appropriate GVD and chirp parameter; in general, the post-transmission compensation method will be less efficient than the PSP-transmission method.     

Effect of initial chirp on near-infrared supercontinuum generation by a nanosecond pulse in a nonlinear fiber amplifier

Theoretical and experimental research on the effect of initial chirp on near-infrared supercontinuum generation by a nanosecond pulse in a nonlinear fiber amplifier is carded out. The complex Ginzburg-Landau equation is used to simulate the propagation of the pulse in the fiber amplifier and the results show that pulses with negative initial chirp produce the widest supercontinuum and pulses with positive initial chirp produce the narrowest supercontinuum when the central wavelength of the pump lies in the normal dispersion region of the gain fiber. A self-made line width narrowing system is utilized to control the initial chirp of the nanosecond pump pulse and a four-stage master oscillator power amplifier configuration is adopted to produce a high power near-infrared suppercontinuum. The experimental results are in good agreement with simulations which can provide some guidance on further optimization of the system in future work.     

Analytical theory for pulse broadening induced by all-order polarization mode dispersion combined with frequency chirp and group-velocity dispersion

We derive an analytical expression for the expected root-mean-square (rms) pulse broadening with considering the combined effects of all-order polarization mode dispersion (PMD), group velocity dispersion (GVD) and frequency chirp. It is shown that two commonly used first-order PMD compensators lose their efficiency quickly with chirp parameter increasing if GVD is ignored. When GVD is added, prechirp technique is helpful for the enhancement of PMD tolerance for both uncompensated case and first-order compensators when GVD and PMD coefficient satisfy some special relationship.     

一种改善损耗光纤中皮秒脉冲孤子效应压缩效果的方法

以常规光纤中的皮秒脉冲孤子效应压缩过程为基础,研究了在有无损耗的光纤中初始啁啾对脉冲压缩的影响。研究发现,在损耗光纤中引入初始啁啾能够抵消光纤损耗对孤子效应压缩的负面影响,从而大大改善了脉冲压缩的效果。如果所选取的啁啾值适当,则可以几乎完全抵消光纤损耗的作用,从而使光脉冲呈现出如同在无损耗的光纤中传输时一样。     

偏振效应损伤的光通信系统失效概率估算

采用多重重要抽样方法,研究了受偏振模式色散和偏振相关损耗损伤的10 Gbit/s光通信系统的功率代价和失效概率.仿真结果表明,光滤波器对功率代价有重要影响.采用法布里-珀罗滤波器的系统比采用四阶高斯型滤波器的系统有更好的性能表现;发现功率代价通常随着啁啾因子的增大而增大,但当啁啾因子为0.5左右时,系统性能达到最好.仿真结果也表明,即使偏振模式色散和偏振相关损耗同时存在,DPSK系统比OOK系统有更强的PMD和PDL耐受性.     

初始啁啾补偿光纤色散效应的适用范围

以啁啾高斯脉冲在单模光纤中的传输为例,分别就线性初始啁啾对光纤二阶和三阶色散的补偿进行了系统的理论分析和数值计算,结果表明：线性初始啁啾对光纤的二阶色散（线性色散）有一定的补偿作用,但不能有效地用于三阶色散的补偿.     

二阶偏振模色散对高速高斯光脉冲在单模光纤中传输的影响

研究二阶偏振模色散（PMD）对高斯光脉冲在单模光纤中传输产生的影响，给出输出光脉冲的时域表达式。分析表明，输出光脉冲在每个基本偏振态上仍保持高斯形状，但其频率啁啾及脉宽等特性都已改变，文中对这些变化与二阶偏振模色散之间的关系进行了讨论。通过比较10Gb/s和40Gb/s的光传输系统中二阶偏振模色散的影响，可以发现，若规定脉冲展宽不能超过脉宽的十分之一，40Gb/s系统所能容忍的二阶偏振模色散极限值比10Gb/s系统小一个数量级。     

高速光纤通信系统中抑制偏振模色散的新机制

重点研究了偏振模色散、群速度色散、自相位调制三者之间在高速光纤通信系统中的相互作用，从时域角度分析脉冲的演变，从频域角度分析频谱的变化，提出一定条件下，啁啾、色散、自相位调制可以部分补偿偏振模色散的思想。通过对40Gbit／s系统进行偏振模色散、群速度色散和自相位调制共同作用的仿真，从统计意义上验证了它们之间的相互影响，并找到最佳传输方案，对系统设计提供了参考。     

压缩平稳重调脉冲的色散渐减光纤的设计

文章根据平稳重调脉冲(SRP)在梳状光纤(CPF)结构中的压缩原理,对色散渐减光纤(DDF)的色散特性进行设计,结果发现该色散渐减光纤的色散特性呈线性递减.对于平稳重调脉冲其压缩比与功率比等于光纤始末两端二阶色散系数的比值.当色散渐减光纤的斜率足够小时,无啁啾基阶孤子可以近似为平稳重调脉冲,当色散渐减光纤的色散斜率较大时,无啁啾基阶孤子不能近似为平稳重调脉冲.当基阶孤子带有与光纤色散斜率成正比的线性啁啾时,脉冲的压缩比与功率比更接近于光纤始末两端二阶色散系数的比值.说明带有线性啁啾的基阶孤子比不带啁啾的基阶孤子更接近于平稳重调脉冲. 关键词： 平稳重调脉冲(SRP) 梳状光纤(CPF) 色散渐减光纤(DDF) 色散递减表达式     

偏振模色散补偿中偏振度与差分群延时关系的理论分析和实验

偏振模色散是高速光纤通信系统的主要问题之一。在用偏振度作为反馈信号的动态偏振模色散补偿系统中，偏振度与差分群延时的关系对于准确快速的动态偏振模色散补偿很重要。推导出了准单色光波情况下任意波形和高斯脉冲的偏振度的数学表达式，理论分析了高斯脉冲情况下分光比、脉冲宽度和连续脉冲个数分别对偏振度与差分群延时关系的影响，并用10Gbit／s归零／不归零伪随机码序列进行了实验，实验证明了理论推导和理论分析的正确性。实验还表明偏振度的大小与脉冲啁啾和光纤色散无关，从而肯定了将实际光脉冲化简为准单色光波分析的可行性。     

基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致失真的复原

理论分析和讨论了基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致信号失真的复原和补偿机理，数值模拟了在交叉相位调制作用下，高斯脉冲在中距相位共轭光纤系统中的传输演化过程.结果表明，频域相位共轭技术能够抑制交叉相位调制对光纤系统中传输信号的损害，复原其所导致的信号失真，并能够同步补偿群速度色散和自相位调制非线性效应所导致的信号失真.合适的初始脉冲时延和初始脉冲啁啾有利于频域相位共轭技术对交叉相位调制所致信号失真的抑制. 关键词： 频域相位共轭 交叉相位调制 色散 自相位调制     

色散渐减光纤中的脉冲展宽研究

讨论了高斯脉冲在五种不同群色散剖面光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽的影响。结果发现:与单模光纤相比,色散渐减光纤(DDF)中的脉冲展宽较慢,并能有效抑制展宽,当β2C>0时,脉冲展宽速度与无啁啾时相比较快,当β2C<0时,脉冲有一初始窄化过程,不同群色散函数对啁啾脉冲有不同的影响。     

色散平坦渐减光纤中非线性啁啾脉冲的传输及超连续谱的产生

基于非线性薛定谔方程,数值研究了色散平坦渐减光纤中非线性啁啾脉冲的传输及超连续谱的产生。研究结果表明,初始啁啾对脉冲传输及超连续谱产生的影响与泵浦条件和光纤参量的选取有很大关系。当色散平坦渐减光纤具有小的归一化二次色散系数时,适当的正啁啾能显著增强超连续谱的带宽,而负啁啾和太大的正啁啾抑制超连续谱的带宽。能增强超连续谱带宽的正啁啾有一个较宽的范围,但随着输入脉冲孤子阶数的降低,该范围将变窄。当色散平坦渐减光纤具有大的归一化二次色散系数同时输入脉冲为低阶孤子时,初始啁啾对超连续谱带宽的增强效果不明显,初始啁啾接近为0时可产生最宽的超连续谱。     

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     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

初始啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中超连续谱产生的影响

采用分步傅里叶方法模拟了初始啁啾对光子晶体光纤中超连续谱产生的影响.根据光纤长度，将光子晶体光纤中脉冲的演化分成初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段.通过讨论啁啾脉冲和无初始啁啾脉冲在各阶段演化的区别，发现啁啾只在初始展宽和剧烈展宽阶段对光谱有影响，当β₂C<0时啁啾有利于光谱的展宽，当β₂C>0时则刚好相反，在饱和展宽阶段啁啾不再对光谱产生影响.要想利用啁啾脉冲来获得较宽的光谱，必须选择合适的光纤长度，使输出的脉冲处于剧烈展宽阶段.这为利用啁啾脉冲在光子晶体光 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 分步傅里叶法 啁啾     

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     

负啁啾脉冲在正负色散光纤中传输特性研究

对负啁啾脉冲在正常色散光纤中传输特性进行了数值分析和实验研究，数值分析与实验结果基本一致。数值分析和实验证明正常色散光纤不仅能压窄负啁啾的脉宽而且能压窄频谱，采用正常色散光纤消啁啾后用色散位移光纤为传输媒质成功地进行了一阶和高阶孤子传输。     

飞秒脉冲初始脉宽和啁啾对其自相似演化及压缩的影响

采用自相似抛物脉冲放大器对飞秒脉冲直接进行放大,并以低非线性系数的光子带隙光纤作为脉冲压缩器对放大的脉冲进行压缩.通过分步傅里叶方法研究了飞秒脉冲的初始宽度和啁啾对其自相似演化和压缩的影响.研究结果表明脉冲宽度越宽,脉冲自相似演化程度越差,演化脉冲的压缩质量也越差,压缩脉冲宽度较大,且有基座;脉冲的初始啁啾会严重阻碍其自相似演化,并最终影响脉冲的压缩质量;啁啾越大,脉冲的自相似演化结果越差,脉冲的压缩质量也越差;正的啁啾对脉冲的自相似演化的影响比负啁啾的要大.