Analysis and measurement of GAWBS spectrum in a nonlinear fiber ring

The spectral density of the phase noise of an optical pulse in a fiber produced by guided acoustic wave Brillouin scattering (GAWBS) is derived from first principles. The predictions are in good agreement with the experimental results in a fiber interferometer. The experiments show that the lower limit on the quantum noise reduction is set by GAWBS. The GAWBS are of sufficiently low level to permit 5 dB squeezing.     

超高斯型光脉冲在色散管理光纤系统中的传输

从描述超短光脉冲在光纤中传输的高阶非线性薛定谔方程入手,使用傅里叶变换的分裂算符法,通过计算机模拟,研究了超高斯光脉冲在色散管理光纤系统中的传输特性,并考察了超高斯光脉冲在加入随机噪声后传输的稳定性以及脉冲间的相互作用.     

用于宽带啁啾脉冲光参量放大系统精确同步的新方法

基于非共线光参量放大,以波长800 nm飞秒激光的倍频光为抽运光,以激光二极管640 nm连续波激光为信号光,产生了与800 nm飞秒激光精确同步的无直流本底的1064 nm脉冲光。实验结果显示该1064 nm的光脉冲在脉冲能量和空间光束质量上均可作为1064 nm波长脉冲放大器的种子光。仅通过一级简单紧凑的非共线参量放大就可实现光周期量级的光参量啁啾脉冲放大系统的抽运激光和种子光的精确同步。     

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.     

外光注入半导体激光器实现重复速率可调全光时钟分频

采用Fabry-Perot半导体激光器作为全光时钟分频器件,利用光注入半导体激光器产生的非线性动力学特性,实现了光脉冲的重复速率在9.0 GHz到19.8 GHz范围内连续可调的全光时钟分频. 同时利用半导体激光器速率方程,对脉冲光注入半导体激光器产生时钟分频进行了数值模拟. 实验和模拟结果表明半导体激光器在光注入的驱动下处于一周期振荡状态,当一周期振荡的二次谐波频率接近脉冲光的重复速率时,其二次谐波和基频被脉冲光同时锁定,此时将输出频率为脉冲光重复速率一半的时钟信号. 同时研究了波长失谐量和注入光功率对 关键词： 周期振荡 时钟分频 光注入 非线性动力学     

飞秒脉冲正交位相压缩光的产生

利用锁模飞秒脉冲激光二次谐波为抽运源, 同步抽运单共振光学参量振荡器, 抽运光中心波长为425 nm, 重复率为76 MHz, 脉宽180 fs, 光学振荡器下转换晶体采用Ⅰ类共线PPKTP, 实验上实现了压缩度为2.58 dB的正交位相压缩光.考虑到实验系统的效率, 可以推知光学参量振荡器输出的下转换光压缩度为 4.48 dB. 关键词： 同步抽运光学参量振荡器 压缩光 锁模飞秒脉冲     

Experimental evidence for Raman-induced limits to efficient squeezing in optical fibers

We report new experiments on polarization squeezing using ultrashort photonic pulses in a single pass of a birefringent fiber. We measure what is to our knowledge a record squeezing of -6.8+/-0.3 dB in optical fibers, which when corrected for linear losses is -10.4+/-0.8 dB. The measured polarization squeezing as a function of optical pulse energy, which spans a wide range from 3.5-178.8 pJ, shows a very good agreement with the quantum simulations, and for the first time we see the proof experimentally that Raman effects limit and reduce squeezing at high pulse energy.     

Generation of time-dependent ultra-short optical pulse trains in the presence of self-steepening effect

Starting from the extended nonlinear Schr?dinger equation in which the self-steepening effect is included, the evolution and the splitting processes of continuous optical wave whose amplitude is perturbed into time related ultra-short optical pulse trains in an optical fibre are numerically simulated by adopting the split-step Fourier algorithm. The results show that the self-steepening effect can cause the characteristic of the pulse trains to vary with time, which is different from the self-steepening-free case where the generated pulse trains consist of single pulses which are identical in width, intensity, and interval, namely when pulses move a certain distance, they turn into the pulse trains within a certain time range. Moreover, each single pulse may split into several sub-pulses. And as time goes on, the number of the sub-pulses will decrease gradually and the pulse width and the pulse intensity will change too. With the increase of the self-steepening parameter, the distance needed to generate time-dependent pulse trains will shorten. In addition, for a large self-steepening parameter and at the distance where more sub-pulses appear, the corresponding frequency spectra of pulse trains are also wider.     

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。     

有源光纤环等效时间脉冲复制研究

对利用半导体光放大器有源光纤环为光等效时间采样提供低失真脉冲序列的方法进行了研究。分析了提高复制精度的辅助直流光非线性增益抑制方法,并给出基于递推方式,可进一步提高采样精度的后处理算法。通过实验验证了辅助直流光注入对复制器非线性增益的抑制作用;以及在不充分辅助直流光注入条件下,利用后处理算法抑制非线性误差的效果。结果显示利用半导体光放大器有源光纤环结合后处理算法可以有效地为光等效时间采样提供特性一致、误差可处理的时序脉冲序列。     

Control of period-one oscillation for all-optical clock division and clock recovery by optical pulse injection driven semiconductor laser

The period-one oscillation produced by an external optical pulse injection driven semiconductor laser is applied to clock recovery and frequency division. By adjusting the repetition rate or injection power of the external injection optical pulses to lock the different harmonic frequencies of the period-one state, the clock recovery and the frequency division （the second and third frequency divisions） are achieved experimentally. In addition, in frequency locking ranges of 2 GHz and 1.9 GHz, the second and third frequency divisions are obtained with the phase noise lower than 100 dBc/Hz, respectively. Our experimental results are consistent well with the numerical simulations.     

非线性色散渐减光纤中高峰值脉冲的激发和传输

本文基于变系数的非线性薛定谔方程,数值地讨论高峰值脉冲在色散渐减光纤中的激发和传输。首先,基于变系数非线性薛定谔方程的Peregrine孤子解,解析和数值地讨论精确的Peregrine孤子在色散渐减光纤中的传输特性。其次,通过输入不同的平面波背景上的局域脉冲,研究高峰值脉冲在非线性色散渐减光纤中的激发和传输。结果显示Peregrine孤子在色散渐减光纤中传输时,会产生一个空间和时间都局域化的高峰值单脉冲,并且当啁啾为负时,脉冲的幅值增加,脉宽被压缩。若光纤系统存在增益,脉冲的幅值也会增加。由于非线性光纤中的调制不稳定性过程,不同平面波背景上的小局部扰动都可激发出高峰值脉冲,除了峰值和宽度略有不同外,激发脉冲的形状几乎相同。     

滤波对8字腔掺铒光纤激光器锁模运转的影响

构建了基于损耗非对称非线性光学环镜的8字腔掺铒光纤锁模激光器,并讨论了腔内滤波带宽对腔内脉冲演化和激光器输出特性的影响.在非线性光学环镜中引入双向输出耦合器,耦合器和传输光纤位置的不对称产生非互易性,实现锁模运转.利用自制的可调谐滤波器实验研究了滤波带宽对激光器的影响.当滤波带宽为2.1 nm时,腔内脉冲的演化过程受滤波和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲半高全宽分别为583.7fs和2.94 ps.随着滤波带宽增大,滤波的作用逐渐减弱,激光器两路输出脉冲参数逐渐接近,并接近傅里叶变换极限脉冲.当滤波带宽较大时,腔内脉冲的演化过程受增益谱和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲均为变换极限脉冲,半高全宽约为440 fs.通过调节滤波器中心波长实现了对激光器输出脉冲光谱的连续调谐,调节范围大于30 nm.     

输入光特性对超快非线性干涉仪开关窗口的影响

就超快非线性干涉仪(UNI)的输入光特性对其开关窗口的影响进行了数值模拟和实验研究,输入光包括控制光脉冲和探测光脉冲。在数值模拟中,调节控制光脉冲和探测光脉冲的功率及脉宽,功率越高和脉宽越窄,窗口的形状越好。在调节过程中发现控制光脉冲和探测光脉冲都存在一个最佳的功率点使窗口的形状达到最优。如果继续增大控制光脉冲功率,会使窗口的顶部倾斜,窗口形状恶化;而继续增大探测光脉冲功率,窗口的消光比开始下降。在数值模拟的基础上进行了10Gb／s的超快非线性干涉仪全光开关实验,在实验中用连续光代替探测光脉冲以观察窗口形状。通过改变控制光脉冲和连续光功率来验证它们对超快非线性干涉仪开关窗口的影响。实验表明,应选用短而强的控制光脉冲和最优功率点的连续光,这与模拟结果吻合。     

抽运能量对受激布里渊散射光限幅特性的影响

采用布里渊噪声起源模型,数值模拟了受激布里渊散射介质CCl4对波长1064nm的Nd：YAG纳秒激光脉冲的传输特性及光限幅特性。入射抽运脉冲能量较低时,非线性介质对纳秒激光脉冲呈光学透明。入射抽运脉冲能量高于受激布里渊散射产生阈值后,透射脉冲峰值受限,脉宽压缩,能量趋于饱和,说明该光学系统同时具有光功率限幅和能量限幅的光限幅特性。利用理论模型模拟了如下光限幅参量：透射脉冲峰值功率、透射能量、能量透射率、脉宽压缩率依赖抽运光能量的变化关系。相应的理论模拟计算结果由实验进行验证,实验结果与理论模拟相符合。     

低分析频率压缩光的实验制备

基于PPKTP晶体的阈值以下光学参量振荡(OPO)过程,制备了共振于铷原子D1线795 nm的压缩真空态光场,研究了分析频率处于千赫兹范围的主要噪声来源,特别是795 nm激光及其二次谐波397.5 nm激光在晶体内吸收引起的非线性损耗增加和系统热不稳定的问题(397.5 nm激光处于PPKTP晶体透光范围边缘,具有高于其他波长数倍的吸收系数).以795 nm和1064 nm为例,分析了非线性损耗及晶体内热效应对压缩度的影响.受限于以上因素,795 nm压缩光很难得到1064 nm波段同样的压缩度.探测系统中的噪声耦合则限制了压缩频带.实验上对分析频率为千赫兹的经典噪声进行了有效控制,通过使用真空注入的OPO、垂直偏振及反向传输的腔长锁定光、低噪声的平衡零拍探测器、高稳定度的实验系统及量子噪声锁定等方法,最终在2.6—100 kHz的分析频段得到了约2.8 dB的795 nm压缩真空.该压缩光可用作磁场测量系统的探测光以提高测量灵敏度.     

高速OCDM系统中的全光阈值技术分析

分析了高速OCDM系统中基于非线性光学环境(NOLM)和非线性放大(NALM)环境的全光阈值技术。考虑了NOLM环境输入脉冲峰值功率对其阈值判决功能的影响,数值模拟了由高非线性光纤构成的NOLM和NALM环境的脉冲整形和旁瓣抑制功能,并和实验结果进行了比较。结果表明基于NOLM和NALM环境的全光阈值技术都能有效地抑制40 Gbit/s的OCDM系统中的干扰噪声,最优的NOLM环境的脉冲峰值输入功率为2 W,而NALM环境只需要mW量级的脉冲峰值输入功率即能够更好地抑制干扰噪声。     

强超短脉冲抽运下半导体光放大器中的非线性过程

建立了包含载流子浓度脉动(CDP)、自由载流子吸收(FCA)、受激辐射(SE)、双光子吸收(TPA)、光谱烧孔(SHB)和超快非线性折射(UNR)过程的半导体光放大器(SOA)理论模型,通过与已报道的实验结果的比较对模型进行了验证,实现了对已有 SOA模型的修正,并对UNR,FCA和TPA效应对强超短光脉冲传输特性的影响进行了分析.当脉宽为几个皮秒的强光脉冲注入工作于透明电流下的SOA时,其强度特性主要受FCA和TPA效应的影响.由于加入了FCA效应,使模型对200fs脉冲强度传输特性的仿真结果与实验结果 关键词： 非线性过程 强超短光脉冲 SOA理论模型 增益透明     

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.     

高速光脉冲的测量方法

 综述了目前国际上公认的测量高速光脉冲的几种方法，主要包括电光条纹相机（SC）、快速脉冲取样、二次谐波产生（SHG）、频率分辨光学门（FROG）以及光谱相位干涉直接电场重建（SPIDER）等。详细地阐述和分析了这些方法的原理、特点、适用范围以及它们的研究现状。