色散渐减光纤中自相似脉冲传输区域的研究

从非线性薛定谔(NLS)方程出发,用分步傅里叶方法结合对数值解的波形分析,确定了色散渐减光纤(DDF)中能实现自相似脉冲传输的区域,并研究了初始脉冲和光纤参数对自相似区域和演化速度的影响。结果表明,初始脉冲能量的减小有利于扩宽自相似区域,但会使自相似演化进程略为减慢;初始脉宽有一个最佳值,在最佳值上自相似区域最宽,演化较快且输出脉冲和啁啾较为稳定;高斯脉冲比双曲正割脉冲更快转化为自相似脉冲,传输区域也更广。选择具有较小非线性参量的DDF可以获得较广的自相似区域,同时非线性参量的增大可以加快自相似演化,而群速度色散参量和增益系数必须选择在最佳值附近,才能获得最大自相似区域和最快演化速度。     

自相似抛物脉冲光纤放大器中超短脉冲的演化特性

采用色散长度、非线性长度和增益系数作为自相似抛物脉冲光纤放大器的特征参量,用分步傅里叶方法数值模拟了输入超短脉冲在光纤放大器中的演化规律.研究了色散长度和非线性长度对脉冲自相似演化的影响,获得了放大器中脉冲实现自相似演化的条件.研究了增益系数对脉冲自相似演化的形成和放大传输的影响,发现增益系数可以影响脉冲的演化进程和结果.     

高功率脉冲在大模场掺Yb3+光纤中的自相似传输放大特性

分析了高功率脉冲在增益光纤中传输放大时非线性薛定谔方程的自相似解,得出注入光的脉宽和能量满足一定关系时,优化增益光纤的长度,才能满足种子光脉冲在增益光纤中的自相似传输放大.揭示了高功率种子光脉冲在光纤中自相似演化的特征参量.此外,模拟了注入能量为400 pJ,脉宽为200 fs,波形分别为正割、高斯以及3阶超高斯的种子光脉冲在纤芯为30μm的大模场增益光纤中的传输放大特性.结果表明3种波形的种子光脉冲的时间波形与光谱均演化为抛物形,时间波形与光谱均发生展宽,但光谱两侧均发生抖动.自相似传输放大后,脉冲为线性啁啾,易于压缩,对实现全光纤高功率超短脉冲产生系统具有重要意义.     

色散渐减光纤的脉冲压缩研究

介绍了色散渐减光纤的绝热孤子压缩(ASC)过程，分析结果表明利用线性渐减的色散渐减光 纤(DDF)对飞秒基态孤子进行绝热压缩可以得到高质量的压缩脉冲，但用于压缩的DDF长度很 长，因此又提出DDF的高阶孤子(1＜N≤21)脉冲压缩技术，以在较短的DDF长度下获得 较大压缩比和高质量的压缩脉冲. 关键词： 色散渐减光纤 绝热孤子压缩 脉冲压缩 高阶孤子     

非线性偏振旋转锁模自相似脉冲光纤激光器的研究

利用耦合非线性薛定谔方程（CNLSE）为非线性偏振旋转（NPE）锁模自相似光纤激光器建立了一种新的数值模型.模型中,用CNLSE描述脉冲在单模光纤中的传播,在增益光纤中同时考虑了增益带宽和增益饱和作用,用传输矩阵描述构成NPE锁模的光学元件.优化了腔内净色散和光纤长度等参数,模拟了脉冲在激光腔内的演化特性,得到了典型的自相似脉冲运行区域及特点.在最佳自相似脉冲运行区域内,得到了能量约为7 nJ、脉宽约11 ps、线性啁啾的抛物脉冲.比较了不同腔内净色散条件下输出脉冲的特点,给出了三阶色散对输出脉冲的影响. 关键词： 自相似脉冲 非线性偏振旋转锁模 耦合非线性薛定谔方程 数值模拟     

掺镱光纤放大器中自相似脉冲传输特性研究

研究了高阶色散和增益色散影响下,自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的传输特性.从解析求解和数值模拟两方面分别阐述了初始脉冲能量、三阶色散和偶极子驰豫时间对脉冲传输质量的影响.结果表明,当传输考虑三阶色散效应时,伴随着脉冲啁啾非线性区域的扩大,啁啾中心随着色散系数取值的大小和正负前、后移动,脉冲峰向一侧延迟,中心位置发生漂移.增益色散对脉冲放大起到滤波作用,对自相似脉冲具有压窄效应.证实了具有一定驰豫时间的增益介质能够维持自相似孤子波的稳定传输.     

色散渐减光纤中自相似脉冲传输特性研究

研究了在高阶色散影响下,自相似脉冲在具有正常色散的色散渐减光纤中的演化情况.结果表明:当考虑高阶色散的影响时,脉冲的啁啾仍然具有很强的线性特性,只是中心变得不对称,产生中心漂移.这种啁啾特性使得自相似脉冲在时域中的抛物线形状产生畸形,导致了脉冲峰向一边延迟,并使脉冲的中心位置漂移,同时伴随着脉冲边沿的振荡.但是通过采用色散补偿技术,自相似脉冲强的线性啁啾仍然可以得到高质量的飞秒量级压缩脉冲,与忽略三阶色散影响时得到的压缩脉冲的脉宽近似相等.     

色散渐减光纤中Ginzburg-Landau方程的自相似脉冲演化的解析解

采用对称约简的分析方法，得出了变系数Ginzburg-Landau方程的抛物渐近自相似脉冲解析解的一般表达式.给出了二阶色散系数纵向双曲型变化和纵向指数型变化的色散渐减光纤中自相似脉冲的振幅、啁啾以及脉冲宽度的具体形式，并与数值解进行了对比，其结果符合得很好.从而证实了稀土元素掺杂的色散渐减光纤中，在增益色散因子的影响下，脉冲的演化具有抛物型自相似特性.     

光纤放大器中的自相似抛物脉冲

本文研究在含有增益色散、增益饱和、三阶色散、自频移、自陡峭等效应的光纤放大器中自相似抛物脉冲的产生和传输。结果表明,在渐近约束条件下,自相似脉冲的中心区域可用倒置的抛物脉冲来描绘,并且它的有效脉宽和功率都是线性增长的,而峰值振幅和频谱宽度保持常量。数值模拟结果与理论预期符合的非常好,这表明:在光纤放大器中,在适当的条件下初始输入脉冲可自相似地演化为抛物脉冲。     

基于耗散孤子种子的啁啾脉冲光纤放大系统输出特性

以不同滤波器带宽下获得的全正色散光纤激光器耗散孤子作为啁啾脉冲放大(CPA)系统的种子脉冲, 研究了光栅对和光纤展宽器CPA系统输出脉冲的可压缩性. 结果表明, 对于大能量耗散孤子种子脉冲, 当CPA系统采用正色散光纤展宽器时, 光纤群速色散与自相位调制之间的相互作用不仅可抑制耗散孤子脉冲光谱调制的影响, 还可使脉冲在光纤展宽器中自相似演化, 从而可提高CPA输出脉冲的可压缩性. 通过优化光纤展宽器长度, 对于耗散孤子种子源, 采用光纤展宽器的CPA系统输出脉冲可压缩性与主脉冲所占脉冲总能量之比均优于采用光栅对展宽器时的情况.     

利用非线性脉冲预整形实现脉冲快速自相似放大

报道了一种通过预先对信号光脉冲非线性整形, 进而在光纤放大器中实现自相似演化的方法. 利用透射光栅对和普通单模光纤组成被动脉冲整形装置, 预先优化脉冲的时域宽度和光谱质量, 使脉冲在光纤放大器中快速演化到自相似子. 研究中首先通过数值模拟对比, 说明了非线性整形对脉冲实现快速自相似放大的关键作用, 提高了放大器输出脉冲质量, 减小了去啁啾脉冲宽度. 实验中, 通过优化非线性整形输出, 在2.2 m 长的掺Yb³⁺光纤中, 在一定抽运功率范围内均实现了脉冲自相似放大, 去啁啾后得到脉冲宽度60 fs 的变换极限脉冲输出. 这种非线性脉冲预整形方法有效减小了 自相似演化所需光纤长度, 同时降低了自相似放大对种子源质量的要求, 首次将全正色散光纤锁模激光器成功用于自相似放大, 促进了当前自相似放大系统的全光纤化. 关键词： 非线性整形 光纤放大器 自相似放大 飞秒激光     

高阶色散效应常系数Ginzburg-Landau方程自相似脉冲演化的解析分析

采用自相似分析方法,基于常系数高阶色散的Ginzburg-Landau方程,通过分离变量法得出了高阶色散效应自相似脉冲演化的解析解,给出了自相似脉冲的振幅、相位、啁啾以及脉冲宽度的一般表达式.研究表明,在增益光纤的二阶正常色散区域,同时考虑高阶色散和增益色散双重效应影响下演化的自相似孤子脉冲仍然保持线性啁啾;振幅解析解的三阶色散效应显著.这与数值计算的结果非常一致. 关键词： 三阶色散 Ginzburg-Landau方程 自相似脉冲 二阶正常色散     

1550 nm飞秒脉冲自相似光纤放大仿真模拟EI北大核心CSCD

针对全光纤的超短脉冲掺铒光纤放大器进行了仿真模拟,对正常色散条件下掺铒光纤自相似脉冲放大过程进行了详细分析。在光纤预放大器中,使用高正色散掺铒光纤对脉冲形状进行预整形,将重复频率43 MHz、脉冲宽度600 fs、平均输出功率1.2 mW的孤子型锁模脉冲预整形为抛物线型脉冲,预整形后的脉冲通过光纤主放大器进行功率放大。经两级光纤放大后,1.2 mW的信号光功率放大为102 mW,放大增益19.3 dB。分析了掺铒光纤长度、放大功率对脉冲自相似演化过程的影响。放大后的脉冲经4.4 m长单模光纤将脉冲宽度压缩至53 fs,峰值功率为44.8 kW。     

梳状色散光纤中皮秒脉冲压缩特性研究

利用数值法解非线性薛定谔方程,分析了光脉冲在梳状色散光纤中的传输特性,比较了光脉冲在几种不同的色散变化趋势的梳状色散光纤中的脉冲压缩比及脉冲质量,提出了高阶孤子压缩加梳状色散光纤压缩的方法,并初步讨论了梳状色散光纤对增益开关激光器输出脉冲进行压缩的效果。     

增益色散和双光子吸收对光纤放大器中自相似脉冲的影响

以包含增益色散、增益饱和、三阶色散、自陡峭、自频移等高阶效应的光纤放大器为研究对象,对其产生渐近抛物型自相似脉冲的条件及传输特性进行了详细的讨论.结果表明,合理选择系统参数,在渐近约束条件下,可以获得不同振幅和脉宽大小的自相似脉冲;此外,非线性增益(或吸收)与非线性谱宽限制在自相似脉冲存在的范围内近似成线性比例关系,且脉冲的有效脉宽,功率,峰值振幅及能量的大小及增长速度也将随参数的变化面变化.相关结果将为实验中调节光纤放大器以及系统参数的选择提供一定的理论参考.     

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     

线性啁啾光脉冲在具有纵向增益光纤中的自相似传播研究

非线性薛定谔方程是光脉冲在光纤中传播时所遵循的基本方程.本文利用分步傅里叶方法从数值结算的角度研究了具有线性啁啾的光脉冲在具有横向增益光纤中的自相似传播特性.研究表明:当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号相同时,由于在传播过程中自相位调制和群速度色散分别起主要作用,不论何种形式的光脉冲在传输过程中均会受到压缩,但随着传播距离的增加压缩的光脉冲会展宽;埃尔米特高斯输入和正弦输入在传播过程中的光强分布是对称的,拉盖尔高斯输入在传播过程中会发生能量交换而表现出明显的偏转;当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号不相同时,在传播过程中群速度色散始终起主要作用,脉冲一直展宽.这些研究结论可能为未来光纤压缩器、光纤放大器以及新型THz调制波源的制备提供新的理论基础和方法.     

色散缓变光纤中的调制不稳定性分析

研究了色散缓变光纤中调制不稳定效应,得到了增益谱与光纤纵向色散参量的一般关系式.结果表明,色散缓变光纤较常规光纤具有较宽的增益谱.选取色散级变光纤的色散参量可以获得较大的增益带宽.数值模拟显示,利用色散缓变光纤中的调制不稳定性可以产生高重复率的基本孤子脉冲串.     

线性啁啾光脉冲在具有纵向增益光纤中的自相似传播研究

非线性薛定谔方程是光脉冲在光纤中传播时所遵循的基本方程.本文利用分步傅里叶方法从数值结算的角度研究了具有线性啁啾的光脉冲在具有横向增益光纤中的自相似传播特性.研究表明:当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号相同时,由于在传播过程中自相位调制和群速度色散分别起主要作用,不论何种形式的光脉冲在传输过程中均会受到压缩,但随着传播距离的增加压缩的光脉冲会展宽;埃尔米特高斯输入和正弦输入在传播过程中的光强分布是对称的,拉盖尔高斯输入在传播过程中会发生能量交换而表现出明显的偏转;当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号不相同时,在传播过程中群速度色散始终起主要作用,脉冲一直展宽.这些研究结论可能为未来光纤压缩器、光纤放大器以及新型THz调制波源的制备提供新的理论基础和方法.     

基于全正色散光子晶体光纤的超连续谱光源

利用预估校正分步傅里叶法数值求解非线性薛定谔方程, 模拟超短激光脉冲在全正色散光子晶体光纤中传输时的演化情况, 分析了不同脉宽和能量的脉冲对产生的超连续谱的影响. 结果表明: 无啁啾高斯脉冲在此全正色散光子晶体光纤中传输时, 始终保持单个脉冲特性, 提高脉冲峰值功率可进一步展宽获得的超连续谱.模拟结果同时表明, 利用中心波长为1060 nm, 脉宽和能量分别为50 fs, 15 nJ的脉冲抽运此光纤, 当传输12 cm 后便可获得具有较好的光谱连续性和光谱平坦度的超连续谱. 进一步模拟结果表明, 采用棱镜对对其进行脉冲压缩, 可获得脉宽约15 fs, 谱宽约700 nm的理想超连续谱光源. 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 全正色散