超短激光脉冲在不同色散参量光子晶体光纤中传输的数值模拟

为了使得数值模拟更为精确,采用广义非线性薛定谔方程(GNSE)描述超短激光脉冲在光子晶体光纤中的传输演化过程,并利用二阶分步傅里叶方法通过求解方程,数值计算了相同脉宽和能量的超短脉冲在不同色散参量的光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生。比较了超短脉冲在光纤不同色散区传输时,高阶色散和非线性效应对超连续谱的产生以及对脉冲波形演化的影响。结果表明,相对于超短脉冲中心波长位于光子晶体光纤的正常和反常色散区,可以相应获得短波波段和长波波段的超连续谱输出,当超短脉冲中心波长位于零色散波长点时,通过色散和非线性效应的联合作用,更易于产生全波长段的平坦超连续谱。     

色散补偿和色散位移光纤实现光脉冲压缩

根据超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔方程，模拟了不同色散参量情况下色散补偿和色散位移光纤对增益开关半导体激光器产生的光脉冲的压缩，给出了光脉冲在经过色散补偿光纤前后的啁啾曲线。结果表明，使用色散参量D分别为-150，-180和-20ps/(nm·km)的色散补偿光纤可以实现其他脉冲压缩方法的压缩效果，最大压缩因子达到6.09，但色散参量越大，所需光纤长度就越短。此外，脉冲经过色散补偿光纤后线性啁啾几乎为零。还利用色散位移光纤对脉冲进行孤子压缩，脉冲宽度由最初的45ps减小到1.23ps。指出采用这2种光纤相结合的方法可以对光脉冲实现高效压缩。     

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.     

超短光脉冲在双折射光子晶体光纤中产生超连续谱的偏振特性数值分析

采用矢量耦合非线性薛定谔方程描述了超短光脉冲在双折射光子晶体光纤中的传输过程,并利用分步傅里叶方法求解该方程。数值模拟了中心波长为1550nm的超短光脉冲在不同色散参量的双折射光子晶体光纤中超连续谱的产生及其偏振特性。分析了光纤在不同色散区时,高阶色散和非线性效应对超连续谱及其偏振态的影响。结果表明,当超短光脉冲波长位于近光纤零色散点的反常色散区时,比其在光纤正常色散区和远离光纤零色散点的反常色散区更容易产生宽且平坦的超连续谱,所得到的光谱显示出了复杂的偏振态特性。     

高功率光子晶体光纤放大器内超短脉冲的放大传输特性

由速率方程和功率传输方程得到信号脉冲平均功率和增益系数随脉冲传输距离的变化关系.利用Ginzburg-landau方程,在信号脉冲功率的不断增强和增益系数的不断变化的情况下,研究超短脉冲的传输演化特性,发现信号脉冲平均功率、能量和增益系数等参量受到色散和非线性效应的影响相对较小,而信号脉冲的峰值功率、时域和频域特性则易受到色散和非线性效应的影响.探讨了在非线性作用下,脉冲分裂和展宽等所导致的脉宽不稳定性对传输特性的影响,表明研究脉冲传输问题时,引入脉宽不稳定性有利于提高数值模拟准确度.     

超常介质中超短电磁脉冲的传输特性研究

将超常介质的色散磁导率合并到非线性极化项中,借鉴常规介质中超短脉冲传输方程的推导方法,得到了非线性超常介质中超短脉冲的传输方程。在德鲁德(Drude)色散模型下,根据脉冲中心频率的不同在传输方程中出现了可正、可负、可为零的自陡峭系数,以及高阶非线性色散项。此外,利用矩方法对传输方程进行分析,得到了超常介质中超短脉冲传输方程的能量守恒定律表达式,揭示了色散磁导率导致的超短脉冲传输的新特性,发现二阶非线性色散使超短脉冲的能量、脉冲频移、脉冲宽度、中心位置和啁啾都随传输距离呈现振荡式变化。     

高非线性光子晶体光纤色散特性的研究

采用矢量光束传输法对不同结构参量的高非线性光子晶体光纤的非线性特性和色散特性进行了数值分析,计算得出高非线性光子晶体光纤的物理参量基模有效面积Aeff 、非线性系数γ和色散系数D.分析了Aeff 、γ和D与高非线性光子晶体光纤结构参量空气孔间距Λ、空气孔直径d之间的关系.分析结果表明,通过调节光子晶体光纤的结构参量可以灵活地调整高非线性光子晶体光纤的非线性特性和色散特性.     

微结构光纤中超短激光脉冲传输的数值模拟

在传统求解广义非线性薛定谔方程(GNSE)分步傅里叶方法的基础上，提出了利用自适应分步 傅里叶方法(ASSFM)求解GNSE.数值模拟发现：在发生显著孤子峰值频移且微结构光纤的色散 和非线性参数随频率显著变化的情况下，采用ASSFM对超短脉冲在光纤中传输进行模拟是很 必要的，微结构光纤色散特性对超短脉冲在微结构光纤中的演化以及超连续光谱展宽有很大 影响.ASSFM可以合理地考虑到微结构光纤特性参数随脉冲演化过程中峰值功率所对应波长（ 或频率）的变化，从而更精确地模拟超短脉冲在微结构光纤中的传输. 关键词： 微结构光纤 超短脉冲 色散 自适应分步傅里叶方法     

超短艾里脉冲在单模光纤中相互作用规律的研究

运用分步傅里叶变换法对适用于超短艾里脉冲的高阶耦合非线性薛定谔方程进行了求解,利用Matlab软件对超短艾里脉冲在单模光纤中传输时相互作用的演化过程进行了数值模拟。结果表明,负三阶色散效应可加快波包的渗透速度,超短脉冲可传输更远距离;正三阶色散效应可减慢超短脉冲的传输,当三阶色散系数足够大时脉冲前沿处的振荡转移到后沿处。自陡峭效应通过孤子分裂的形式使超短脉冲产生时域位移,内拉曼效应导致脉冲在波长较长一侧产生拉曼自频移,且超短脉冲的能量由前沿处转移到后沿处。自陡峭效应和内拉曼效应的共同作用导致超短脉冲产生时域位移且脉冲前沿处的能量会转移到后沿处。三阶色散效应、自陡峭效应、内拉曼效应三者同时存在时会显著影响超短艾里脉冲相互作用的自弯曲特性和自加速特性。     

纳米光纤的色散特性及其超连续谱产生

通过数值计算,分析了纳米光纤的色散特性,并比较了纳米光纤中不同直径和不同材料的色散特性.结果表明：二氧化硅纳米光纤有两个零色散波长,随光纤直径的增大,其色散曲线趋于平坦,零色散波长也随之发生改变;硅光纤只有一个零色散波长,且随着直径的增大,零色散波长向长波方向移动.采用广义非线性薛定谔方程来描述超短激光脉冲在纳米光纤中的传输演化过程,利用分步傅里叶方法求解方程.比较了超短脉冲在光纤不同色散区传输时,色散对超连续谱产生的影响以及脉冲波形的演化.在正常色散区,超连续谱谱宽很窄,而在零色散区和反常色散区则可产生 关键词： 色散 超连续谱产生 非线性光学 纳米光纤     

光脉冲在不同色散光纤环形镜中传输特性

研究了三种不同色散递减类型光纤构成的环形腔对光脉冲传输特性的影响（指数递减、线性递减与抛物线递减）,发现其色散曲线为指数递减的环形腔最有利于皮秒光脉冲的传输与压缩;而对于飞秒脉冲,在高阶效应的影响下,情况恰恰相反,色散曲线为抛物线递减的光纤构成的光纤环最有利于脉冲传输与压缩.并且对于飞秒脉冲,环形腔的光开关特性只是在一定条件下存在.     

磁光光纤中光脉冲的非线性传播特性研究

根据光纤中磁光效应与非线性效应的微扰理论,推导了磁光光纤中光脉冲的非线性耦合模方程,比较了修正的分步傅里叶算法中磁光效应的时域和频域处理方案,表明了在步长足够小的情况下,两种方案的结果一致.分析了磁光效应、光纤非线性以及色散对光脉冲传输特性的影响,通过改变磁光耦合强度,不但可以灵活控制脉冲形状,还可以改变非线性引起的频率啁啾大小,有助于实现基于光脉冲展宽的动态整形功能.本文给出的理论分析方法,有助于开发可用于光纤通信、光纤传感等领域的基于非线性磁光光纤的新型磁光信息处理器件.     

Mitigation of phase noise in dispersion compensated quasi-linear optical transmission systems: Analysis

We theoretically investigate the phase noise in quasi-linear optical transmission systems and study the mitigation of phase noise by properly choosing periodic dispersion compensation and amplification. Variational method is used to deduce the analytical formula for calculating the phase fluctuations of a Gaussian pulse. The analytical predictions are then checked against direct simulations by numerically solving the nonlinear Schrödinger equation. We find that stronger dispersion compensation maps can be used to reduce phase noise and it can be further mitigated by modifying the dispersion map appropriately. It is also found that shorter amplifier spacing yields lower phase noise. We also explore the effect of pre-, post- and bi-end dispersion compensation configurations on phase noise with full compensation and check the reduction of phase noise along the fiber link.     

Measurement of nonlinear coefficient of optical fiber based on small chirped soliton transmission

We measure the waveform and phase curves of short optical pulses before and after transmission over different lengths of fibers by use of the pulse analyzer with the frequency-resolved optical gating (FROG),and numerically simulate pulse evolution under the experimental conditions.The nonlinear coefficient of the fiber is given by comparing the experimental results with the numerical ones.Difference between the experiment and numerical simulation is analyzed.     

基于高非线性微结构光纤环镜的脉冲压缩与基座抑制

提出了利用一种高非线性微结构光纤构成非线性光纤环镜（NOLM）进行脉冲压缩和基座抑制的方案.所提出的微结构光纤具有高非线性系数和大反常色散.理论研究了基于这种微结构光纤的NOLM对脉冲的压缩效应,并分析了压缩的机制.数值结果表明,这种NOLM采用较短的光纤长度就能有效地压缩脉冲并明显抑制了基座.对于给定的输入脉冲,存在一个最优的环路长度,可以获得高质量的压缩脉冲.通过适当选择耦合比和环路长度,则可以完全消除脉冲的基座.     

基于高非线性微结构光纤的全光再生研究

提出了利用高非线性微结构光纤自相位调制效应进行全光再生的研究方案。分析了一组微结构光纤的色散和非线性特性。结果显示光纤的非线性系数与光纤结构有密切关系。通过减小有效模面积,可以提高光纤的非线性系数。采用一种高空气填充比的高非线性微结构光纤作为非线性介质,进行了基于自相位调制效应的全光再生研究。结果表明,由于微结构光纤的高非线性,采用较短的光纤长度就可以实现较好的再生效果。同时,输入微结构光纤的峰值功率、滤波器的参量选择对光再生的效果有重要的影响,它们必需满足一定要求,才能实现光再生。此外,对再生器的传输特性进行了研究。通过调整输入峰值功率和滤波器的参量,可以对不同宽度的光脉冲信号进行全光再生。     

Realizing 20 Gbits OTDM Transmission over 50km Truewave Fiber with Dispersion Compensation

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ：ｏｐｔｉｃａｌｔｉｍｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＯＴＤＭ）ａｎｄｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＷＤＭ）．ＯＴＤＭｉｓｂｅｉｎｇｗｉｄｅｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｓｏｍｅｖｉｒｔｕｅｓｉｎｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ［１～４］．ＯＴＤＭｗｉｔｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈａｎ…     

色散缓变光纤中增益系数的取值对皮秒脉冲孤子效应压缩的影响

从描述皮秒光脉冲在色散缓变光纤(FSDD)中所满足的非线性Schro¨dinger方程(NLS)出发,数值模拟了高阶皮秒脉冲在增益系数取值不同的色散缓变光纤中的孤子效应压缩,研究分析了增益系数所产生的影响。计算结果表明,对于孤子阶数确定的光脉冲,增益系数有一最佳取值范围,对应于孤子效应压缩的参量———脉冲压缩比有最佳值。讨论了初始啁啾的影响。     

Assessment of dispersion map impact on the digital back propagation of long-haul fibre-optic links

The back propagation algorithm is one of the best methods known for simultaneous linear and nonlinear impairment mitigation in long-haul fibre-optic links. Better understanding the full potential of such algorithm is key to improve the capacity of future links, whose design is likely to depend on the algorithm performance under different link configurations. In this paper, we carry out a novel and pertinent comparison in terms of the computational complexity requirements of both symmetric and asymmetric back-propagation implementation approaches for different dispersion map configurations, using simple single channel transmission, which results in the proposal of several design rules for the optimized deployment of ultra-long haul optical transport systems. In particular, it is concluded that dispersion unmanaged transmission is preferable in the sense of compatibility with different link design configurations as well as computational complexity requirements and maximum performance that can be achieved.     

纵向非均匀介质波导中超短光脉冲演化方程

本文利用约化摄动方法,从非线性介质中的原始Maxwell方程出发,首次导出了纵向非均匀介质波导中超短光脉冲演化方程,给出了描述飞秒光脉冲波包演化方程的两种等价表达式。