光子晶体光纤超连续谱产生过程中色散波的孤子俘获研究

基于光子晶体光纤中脉冲演化遵循的非线性薛定谔方程, 用数值模拟的方法分别研究了飞秒脉冲在单零色散点和双零色散点光子晶体光纤中超连续谱的产生和色散波的孤子俘获现象. 结果表明: 与单零色散点光子晶体光纤相比, 双零色散点光子晶体光纤产生的超连续谱既包含了蓝移色散波, 又包含了红移色散波, 且当满足群速度匹配时, 孤子通过四波混频不仅能俘获蓝移色散波, 而且能俘获红移色散波, 从而产生新的俘获波频谱成分. 为了清楚地观察脉冲传输的时频特性, 通过模拟交叉相关频率分辨光学开关技术, 得到了孤子俘获色散波的演化过程. 关键词： 超连续谱 色散波 孤子俘获 光子晶体光纤     

一种高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获分析

数值模拟分析了一种新型高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获现象,以及泵浦脉冲入射条件对脉冲俘获效果的影响机理.结果表明：泵浦脉冲和信号脉冲处于零色散点附近,且分别处于光子晶体光纤的反常和正常色散区,其走离参量的数值小于10－12 s/m时,可以实现脉冲俘获|泵浦脉冲和信号脉冲的时域中心延迟对泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱蓝移量影响很小,但时域中心延迟越大,信号脉冲的输出频谱越窄,俘获效果越差|提高泵浦脉冲峰值功率,可明显增大泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱蓝移量,为实现不同波长范围的全光开关提供了条件|泵浦脉冲半宽度越大,泵浦脉冲频谱越宽,信号脉冲频谱越窄,俘获效果越不明显.     

一种高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获分析

数值模拟分析了一种新型高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获现象,以及泵浦脉冲入射条件对脉冲俘获效果的影响机理.结果表明:泵浦脉冲和信号脉冲处于零色散点附近,且分别处于光子晶体光纤的反常和正常色散区,其走离参量的数值小于10-12 s/m时,可以实现脉冲俘获;泵浦脉冲和信号脉冲的时域中心延迟对泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱...     

基于自相位调制和交叉相位调制的全光开关特性研究

提出一种优化含有掺铒光纤放大器的非线性Sagnac干涉仪全光开关的新方法,建立了基于自相位调制和交叉相位调制两种解析模型,讨论了掺铒光纤放大器的小信号增益和饱和输出功率对开关性能的影响.分析表明掺铒光纤放大器的性能参量对开关所需要的Sagnac环中光子晶体光纤长度产生限制.当采用相同长度的光子晶体光纤时,基于交叉相位调制方式的全光开关与基于自相位调制方式的全光开关相比能够显著降低开关功率.采用分布傅里叶法数值求解非线性薛定谔方程,优化了开关结构,讨论了重复频率为40 GHz脉宽为5 ps的高斯型信号脉冲在开关时沿Sagnac环的传输特性.模拟结果表明,通过合理选择高非线性光子晶体光纤长度和掺铒光纤放大器的性能参量能够实现超低开关功率（＜1 mW）的开关操作.     

光子晶体光纤超连续谱的孤子俘获数值研究

通过数值求解广义非线性薛定谔方程, 本文对光子晶体光纤中超连续谱的孤子俘获现象进行研究. 利用交叉相关频率分辨光学开关(X-FROG)技术, 观测并记录了超连续谱沿着光纤长度的演化, 得到孤子俘获的整个过程. 研究发现: 当满足相位匹配条件时, 孤子与非孤子辐射波发生四波混频, 产生的俘获波频谱随着孤子红移而逐渐蓝移; 增加抽运功率, 孤子与俘获波的作用增强. 为可调谐超短脉冲和超连续谱研究提供理论依据.     

基于高非线性光子晶体光纤Sagnac环形镜的全光开关

设计了一种新颖的、低开关功率的全光开关. 将高非线性光子晶体光纤和双向抽运掺饵光纤放大器引入Sagnac环形镜内，破坏了环形镜的对称性，利用交叉相位调制作用使反向传输的两路信号光产生非线性相移，从而实现开关效应. 理论分析表明：开关功率与放大器的增益倍数和光子晶体光纤非线性系数的积成反比，在实验中所得开关功率约40 mW，消光比约为15.9 dB，并且信号光透过率随脉冲控制光峰值功率呈余弦变化，实验结果与理论分析相吻合. 关键词： 全光开关 高非线性光子晶体光纤 环形镜 交叉相位调制     

小芯径光子晶体光纤中基于前向受激布里渊散射的超光速传输特性（英文）

理论研究了小芯径光子晶体光纤中基于前向受激布里渊散射的快光.利用前向受激布里渊散射三波耦合方程,通过傅里叶变换,计算小芯径光子晶体光纤中的群折射率和增益系数.用有限元法模拟了声场和光场的分布、信号光时间提前量和展宽因子.小芯径光子晶体光纤中光场与声场可以有效地重叠在纤芯中,增强了它们之间的非线性相互作用,导致强的受激布里渊散射和大的时间提前量.随着信号光传输距离的增加,时间提前量成非线性增长,与此同时,信号光被压缩.随着初始脉冲的增大,脉冲展宽因子逐渐趋于平稳.当传输距离为70 m,初始脉冲宽度为200 ns,泵浦功率为600 mW,计算出时间提前量为21.76 ns和脉冲展宽因子为0.77.     

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。     

光子晶体光纤中飞秒激光脉冲传输研究

为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNSE)的基础上,研究了光纤参量随脉冲峰值频移的变化.模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程.研究发现：光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输、演化以及超连续谱的展宽有很大影响.     

基于光子晶体光纤关联光子对频谱特性的研究

为了研究光子品体光纤在800 nm波段关联光子对的频谱特性.基于自发四波混频得到了脉冲抽运光产生的光子对的相位匹配函数和频谱甬数.数值计算、证明闲频光中心波长取796 nm时的频谱对称性最好;在假设闲频光频率为单一频率的前提下,利用简化频谱函数的表达式,通过改变光子晶体光纤零色散点色散斜率和非线性系数,以及抽运光的入射中心波长,进一步讨论了抽运光和光子晶体光纤参数变化对信号光和闲频光频谱函数的影响及变化规律.提出了有利于产生高纯度纠缠光子对的光纤参数和抽运光参数,结果对于在800 nm波段发展光子晶体光纤纠缠光子源的实验具有指导和参考意义.     

Switching Dynamic Analysis for Twin-Core Fibre Coupler Using Supermode Theory

Characteristics of optical switching in a twin-core fibre coupler are numerically analysed under short pulse input by using supermode theory. The dynamic nonlinear coupled superlnode equations are derived, The numerical results show that the input pulse width determines the power transfer and the pulse temporal profile in the output ports. The optimal switching characteristics can be obtained by selecting an appropriate initial pulse width. In addition, the switching characteristic curves are insensitive to the input pulse shape for either fundamental soliton pulse or Gaussian pulse input, but sensitive to pulse sharpness. A reduced switching power and a sharper switching transition can be obtained by using the sharp super-Gaussian pulse.     

Controlling light by light with an optical event horizon

A novel concept for an all-optical transistor is proposed and verified numerically. This concept relies on cross-phase modulation between a signal and a control pulse. Other than previous approaches, the interaction length is extended by temporally locking control and the signal pulse in an optical event horizon, enabling continuous modification of the central wavelength, energy, and duration of a signal pulse by an up to sevenfold weaker control pulse. Moreover, if the signal pulse is a soliton it may maintain its solitonic properties during the switching process. The proposed all-optical switching concept fulfills all criteria for a useful optical transistor in [Nat. Photon. 4, 3 (2010)], in particular, fan-out and cascadability, which have previously proven as the most difficult to meet.     

Monte-Carlo simulation of effective stiffness of time-sharing optical tweezers

<正>The Brownian motion of a polystyrene bead trapped in a time-sharing optical tweezers(TSOT) is numerically simulated by adopting Monte-Carlo technique.By analyzing the Brownian motion signal,the effective stiffness of a TSOT is acquired at different switching frequencies.Simulation results confirm that for a specific laser power and duty ratio,the effective stiffness varies with the frequency at low frequency range,while at high frequency range it keeps constant.Our results reveal that the switching frequency can be used to control the stability of time-sharing optical tweezers in a range.     

控制光和信号光频差对太赫兹光非对称解复用器性能的影响

讨论了半导体光放大器中的带间效应，及载流子热效应、谱烧孔效应、双光子吸收以及超快非线性折射等带内效应对半导体光放大器的动态特性的影响，讨论了两种情况：1)保持控制光波长不变而改变信号光频率，2)保持控制光和信号光频率相同而同时改变它们的频率下半导体光放大器的增益、相位动态特性以及太赫兹光非对称解复用器的开关窗口特性。数值结果表明，为了得到较为平坦而窄的开关窗口，控制光波长应与信号光波长相同，且其与半导体光放大器增益谱中心波长的差值应该大一些。     

Dynamic control of light propagation and optical switching through an RF-driven cascade-type atomic medium

We study nonlinear optical behaviors in pulse propagation through a medium consisting of four-level cascade-type cold atoms, where a radio-frequency (RF) field couples upper two-folded levels and double-dark resonances (DDRs) can arise. By numerically solving the coupled Bloch-Maxwell equations for atom and field simultaneously in space and time, we demonstrate dynamic control of light propagation and optical switching in such a four-level atomic medium. The proposed scheme may have potential applications in the design of optical switching and optical storage devices.     

曙光一号自由电子激光器边带不稳定性研究

结合曙光一号自由电子激光器的实际条件,在WAGF EL程序的基础上考虑了光脉冲和电子脉冲因速度不同而引起的滑移,使处在有质动力势阱中的电子因同步振荡位相的不同而发生耦合,使激光强度的调制出现边带不稳定增长而导致光束质量变坏。程序的考察通过利弗莫尔实验室 GINGER程序的结果进行,以确保计算结果的可靠。在此基础上对曙光一号自由电子激光器的边带进行了计算。     

一种基于非线性光纤环镜开关特性的超短光孤子产生方法

提出了一种利用非线性光纤环镜的开关特性将连续波同时转化为亮孤子和暗孤子的新方法 ,即让连续波和另一波长的调制脉冲串共同耦合入光纤环镜 ,交叉相位调制使得一部分连续波被环镜透射 ,其余部分被反射 ;再让透射波和反射波分别在反常色散光纤和正常色散光纤中传输 ,自相位调制和群速度色散之间的相互作用使得透射波和反射波分别演化为亮、暗孤子。数值计算表明 ,该方法不仅可产生脉宽比调制脉冲窄、重复频率比调制脉冲高的亮孤子和暗孤子 ,而且几乎可将全部的连续波能量转化为孤子能量。     

40 Gb/s信号的全光3R再生

研制出以注入锁模光纤激光器进行时钟恢复、电吸收调制器（EAM）作光判决门进行信号再整形的新型全光3R再生器,成功地运行于40Gb／s。理论和实验证明锁模环形激光器腔内放置的可调谐光滤波器的透射谱形状对时钟的脉宽有显著影响,超高斯透射谱的光滤波器利于获得窄时钟光脉冲,腔内放置这样的滤波器使恢复的时钟光脉冲谱宽达0．44nm、脉宽6ps、时间抖动小于1ps。最佳选择用作光判决的开关门的参量,改善了开关门的传输函数,使其接近阶跃函数,并使得开关窗宽度达到最佳。对于被剩余色散恶化的40Gb／s归零码信号进行了3R再牛,再生后达到了无误码。     

A heuristic method to simulate the pulse propagation in nonlinear fiber bragg gratings

In this paper we simulated the pulse propagation and the switching effects in nonlinear fiber Bragg gratings using a combination of Fourier series analysis technique and Jacobi iterative method. The effects of nonlinearity and dispersion on the pulse propagation have been studied extensively. An all optical self switch was designed by this simulation. This switch is operated based on the input power.     

Investigation of switching-window in a gain-transparent UNI configuration

Switching-window in an interferometric configuration of a gain-transparent ultrafast nonlinear interferometer (gt-UNI) is investigated numerically. The phase change is observed in detail. To assess the performance of switching window, the integrated contrast ratio (ICR) is introduced. For the data pulse with the bit width of 6.25 ps and with the energy of 60 pJ, respectively, the ICRs in different situations are simulated using modified nonlinear Schr(o)dinger equation (MNLSE) considering of the carrier depletion pulsation (CDP), carrier heating (CH), and spectral-hole burning (SHB). The results show that the maximum ICR is located at the optimum position of the semiconductor optical amplifier (SOA) that is determined by the width and energy of the control pulse.