基于四波混频的光纤非线性系数测量方法

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题,提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论,推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性,得到被测光纤的非线性系数,与Optisystem的仿真结果一致.研究表明,这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程,还可以应用于出现参量饱和现象的场合,为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.     

高非线性光纤中四波混频的磁控机理研究

将磁光效应和光纤非线性效应作为微扰,采用导波光耦合理论分析了高非线性光纤中导波光发生磁光四波混频的机理;实验测试了磁场对四波混频偏振依赖性的影响,理论分析与实验结果符合.研究表明,当输入的探测光和抽运光为相互正交的线偏振光时,四波混频的磁控效果最为明显,输出的闲频光功率随磁光耦合系数振荡变化,施加适当的外加磁场可使四波混频效率得到进一步提高.选择适当费尔德常数的光纤材料,利用磁光效应对四波混频偏振依赖性的影响,可实现不同范围的磁场测量.     

基于光纤四波混频效应的新型组播方法

组播是波长路由光通信网络中的一项重要功能.提出并实验实现了基于高非线性光纤四波混频效应的全光组播方法,将一束载有数据的输入信号光和一束抽运光一起入射到一段高非线性光纤中,通过两个简并四波混频过程产生了两个携带该数据信息的闲频光,从而实现了单一信号的两信道组播,同时抽运光也会受到数据信息的调制.该方法的优点在于组播的实现只需要单一的抽运光源,而不需要再提供其他输入光,结构简单,组播光信号功率均匀、波长可调,并且具有进一步增加组播信道的能力. 关键词： 组播 四波混频 高非线性光纤     

四波混频在长距离相干光纤传输中的影响

本文研究光纤非线性现象之一的四波混频对长距离相干多路光纤传输系统的影响.通过对一条长度为550km,采用9个掺铒光纤放大器的频分复用系统的实验,清楚地观察到了四波混频这一光纤非线性.实验的结果符合对四波混频的理论分析与计算.结果表明:对信息容量在每秒10~9bit数量级,采用常规的不归零码作信号方式的多路传输,光纤中的四波混频现象将严重地影响其传输性能.     

基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器的优化设计

分析了光纤零色散波长、光纤长度、信号光频率及泵浦功率对基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器调谐带宽和转换效率的影响．结果表明对应不同的零色散波长都存在唯一的最优信号光频使得调谐带宽达到最大,进而推导了最优信号光频和最大调谐带宽的解析表达式,给出了提高此类器件调谐带宽和泵浦效率,减少调谐中输出信号功率起伏的优化设计方法．与以往实验结果相比优化后同等泵浦功率下调谐带宽可增加10nm,若保证同样的调谐带宽则可将泵浦功率降低4．6dB．     

基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器的优化设计

分析了光纤零色散波长、光纤长度、信号光频率及泵浦功率对基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器调谐带宽和转换效率的影响.结果表明对应不同的零色散波长都存在唯一的最优信号光频使得调谐带宽达到最大,进而推导了最优信号光频和最大调谐带宽的解析表达式,给出了提高此类器件调谐带宽和泵浦效率,减少调谐中输出信号功率起伏的优化设计方法.与以往实验结果相比优化后同等泵浦功率下调谐带宽可增加10 nm,若保证同样的调谐带宽则可将泵浦功率降低4.6 dB.     

单模光纤中的四波混频

四波混频(FWM)是石英光纤中的一种重要的非线性光波相互作用,在频分复用(FDM)和波分复用(WDM)光纤通信系统中,四波混频引起的信道间的串话和白噪音远远大于受激喇曼(SRS)串扰,并且四波混频(FWM)能够有效地产生新频率光波,因而受到极大关注;本文详细分析了在CW泵浦下单色光在石英单模光纤中的四波混频。推导出四波混频新光波的功率的解析式,其中考虑了泵浦波的自相位调制(SPM)和交叉相位调制(CPM)对四波混频光波功率的影响,并对其进行了数值模拟。     

四波混频泵浦消耗过程的相位匹配条件研究

采用解析方法分析讨论泵浦消耗情形下的准相位匹配范围以及相位匹配条件的变化,并给出相位匹配条件的表达式.比较分析小信号近似和泵浦消耗两种情形下四波混频增益演化过程.研究表明,在泵浦消耗情形下,随转移功率的增大,满足总相位匹配的线性失配因子从负值逐渐趋于0,准相位匹配范围也越来越小;确定四波混频的准相位匹配范围,可简化波分复用或空分复用系统中级联四波混频的分析过程;小信号近似模型只适合于转移功率远小于泵浦功率的情形,满足总相位匹配的线性失配因子不依赖于光纤长度.     

基于飞秒激光抽运的石墨烯包裹微光纤波导结构的级联四波混频研究

基于石墨烯的光学非线性特性和器件研究正在成为新一代微纳光子器件的一个重要方向. 采用峰值功率为kW量级的飞秒脉冲抽运和P型掺杂石墨烯薄膜包裹的微光纤所构成的复合波导结构, 在1550 nm波段成功激发并观察到级联四波混频现象. 实验 结果表明, 这种P型掺杂石墨烯包裹的微光纤复合波导具有非线性系数高、结构紧凑, 可承受高功率和超快响应的特点, 对基于该结构的级联四波混频特性的研究在基于超快光学的多波长光源、光参量放大以及全光再生等领域具有参考价值和应用意义     

组合光纤中受激拉曼散射和四波混频研究

在抽运光和耦合条件不变的情况下,研究了熔接组合的非零色散位移单模光纤(NZDSF)和标准单模光纤(SMF)中的受激拉曼散射(SRS)和四波混频(FWM)产生和传输特征。采用532 nm脉冲激光抽运NZDSF,从20 m处开始产生以LP₀₁模传输的SRS第一级Stokes光;紧接着在30 m处产生了FWM,SRS受到FWM抑制,传输模式逐渐转化为LP₁₁模;经过80 m处熔接点后,由于熔接处双锥光纤结构使光场模式互相干涉,光波模式恢复为LP₀₁模,FWM受到抑制。该现象和机理有利于抑制密集波分复用(DWDM)系统中光学非线性失真和促进光孤子通信系统的发展。     

利用自发四波混频测量光子晶体光纤色散

使用脉宽为1.6ps的脉冲光抽运0.6m长的光子晶体光纤,测量由光纤中自发四波混频过程所产生光子对的频谱,并利用所获得的相位匹配数据确定了待测光纤的色散。当抽运光的中心波长以1nm的步长,在1037～1047nm的范围内变化时,通过可调谐滤波器和单光子探测器测量光子晶体光纤产生的信号和闲频光子对的频谱,从而获得11组四波混频相位匹配数据。然后使用阶跃有效折射率模型对所获得的相位匹配数据进行拟合,得出待测光子晶体光纤的纤芯半径和包层空气比的有效值分别为0.949μm和29.52%,并在此基础上计算了光纤的色散及全频谱范围内的四波混频相位匹配曲线。实验结果显示,曲线预测值与实测值之间误差小于0.1%。     

单模光纤中四波混频的自诱导相位匹配

报道了无双折射单模光纤中四波混频的一种新型相位匹配方式,这种相位匹配仅由抽运光产生的自相位调制和互相位调制的共同作用即可提供,文中报道了实验结果,并从理论上成功地解释了该四波混频相位匹配的机理,与实验符合得很好。     

瑞利增强非简并四波混频的时域不对称性研究

基于场关联原理,采用非相干光时延四波混频法研究了瑞利增强非简并四波混频的时域特性.利用二阶场关联函数理论揭示出混频信号在时域的细微变化,发现信号展示出时域不对称性并且在τ<0时会出现振荡结构,而这种时域不对称性反映了该三阶非线性极化过程的特点.     

Four Wave Mixing spectroscopy at the interface between the time and frequency domains

We demonstrate a new approach to Four Wave Mixing spectroscopy involving simultaneous measurements at time and frequency domains, where spectral selectivity is achieved by phase matching filtering, and the time resolution is obtained within a single ultra-short pulse. We analyze the Four Wave Mixing signal, and show that our method is capable for discrimination between different spectroscopic pathways of vibrational coherences modulating the scattered signal.     

最优的双轴晶体非简并四波混频变频共轭波的产生

研究了双轴晶体中通过非简并四波混频产生可变频的共轭波.在KTP中共轭波有各种匹配类型.若选择合适的匹配方向及泵浦和探测波矢的合适角度,使由于离散效应引起的所有光线之间偏离得到最好的补偿.从而增加晶体的有效长度,并显著改善能量的转换效率,得到各种匹配类型的最佳工作条件.     

Temperature Dependence of Resonant Four Wave Mixing in Erbium-Doped Optical Fibers

Temperature dependence of resonant four-wave mixing (RFWM) in an erbium-doped optical fiber without amplification is investigated experimentally. A large change in the refractive index resulting from the transition absorption is induced in the erbium-doped fiber. The maximum reflectivity of RFWM at 0.3 m fiber length increases from 4.1% to 5.5% with change in temperature from 40°C to - 196°C. The temperature-dependent reflectivity characteristics correspond to the change in the absorption cross section at 1.53 μm wavelength.     

Phase Matching Property of Cross Polarization Four Wave Mixing in BaTiO3 Crystal

Four wave mixing (FWM) is of considerable interest in generation of a phase conjugate beam with photorefractive crystals. The common methods of FWM are parallel polarization FWM and cross polarization FWM. In this paper, we analyze the phase matching property of the latter. First, we consider the phase matching condition, and derive equations representing the angler relationship of interacting beams. Then, we consider the phase mismatching which is caused by shift of the probe beam angle from the phase matching condition, and calculate the effect of the shift of this angle on the amount of phase mismatching. We also determine and closely examine the coupling constant.