自相位调制及群速色散对超短脉冲在准周期LiNbO3 Fibonacci超晶格中传输的影响

从ＬｉＮｂＯ３Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ超晶格的结构特点出发,数值模拟了超短脉冲在ＬｉＮｂＯ３Ｆｉｂｏｎａｃｉ超晶格内传输过程中,自相位调制及高阶群速色散效应对脉冲形状和频谱的影响．结果表明,超短脉冲在Ｆｉｂｏｎａｃｉ超晶格中传输时,由于自相位调制（ＳＰＭ）与群速色散（ＧＶＤ）耦合效应的影响,脉冲形状畸变和频谱展宽均是不对称的,随着晶格长度的增加,脉冲将会发生分裂,以至成为两个独立的子脉冲,同时也会出现脉冲频谱上的分裂     

光强对短脉冲在准周期光学超晶格中传输的影响

 在考虑自相位调制和高阶群速色散的情况下，分析了超短脉冲在准周期Fibonacci超晶格中传输时，入射光强对脉冲传输特性的影响。结果表明：入射光强度对脉冲传输特性影响很大，不但使频谱展宽，而且限制超晶格的有效长度，是超短脉冲进行频率转换的主要考虑因素之一。     

周期极化LiNbO3脉冲走离效应分析

 建立了包含高阶群速色散的OPCPA 数值模拟程序，并以准相位匹配的周期极化的LiNbO₃(PPLN)参量放大器为例，在信号光是中心波长1 053 nm，脉宽100 fs的飞秒脉冲经展宽器展宽800 ps的啁啾脉冲，输入能量约0.6 nJ，泵浦光波长527 nm，脉宽3 ns，初始输入泵浦光强300 MW/cmLiNbO²，PPLN晶体的非共线角1.49°，极化周期9.7 μm的条件下， 对OPCPA过程前级的高阶群速色散引起的走离效应对泵浦光、信号光频谱和脉冲形状的影响等具体特性进行了数值模拟。结果表明：在合适的晶体长度下，高阶群速色散对参量转换效率的影响不大，但它对输出信号光的时间波形和频谱有较大影响，会引起脉冲时间形状畸变和频谱漂移。     

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。     

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。     

高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化。结果表明：负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输。自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移,内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处。     

单模光纤中三阶色散对超短光脉冲传输的影响

基于超短光脉冲在单模光纤中传输时高阶非线性效应的影响。应用非线性薛定谔方程(HONLS)理论,考虑光纤色散三阶效应,推导出无啁啾的高斯脉冲沿光纤传输时脉冲变化的表达式,并对理论结果进行了数值模拟与分析。结果表明,三阶色散会引起光脉冲形状发生畸变,会在其前沿或后沿附近形成非对称的振荡结构。     

高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化.获得了负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输.自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移.内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处.     

高阶效应对超短艾里-高斯脉冲相互作用的影响

本文运用分步傅里叶变换,对满足高阶耦合非线性薛定谔方程的超短艾里脉冲与超短高斯脉冲,利用MATLAB数值模拟了在高阶效应下两脉冲相互作用后的演化过程以及时域上的强度变化。结果表明：负三阶色散效应使超短脉冲相互作用能传输更远距离;正三阶色散效应会减慢超短脉冲相互作用的传输。自陡峭效应通过孤子分裂现象的形式使超短脉冲相互作用产生时域位移,内拉曼效应可以将超短脉冲相互作用的能量由前沿处转移到后沿处。     

飞秒激光脉冲在正色散固体材料中的自压缩

实验研究了正色散固体介质中的激光脉冲自压缩现象,证明了无需任何外加色散补偿情况下，固体透明介质中的自聚焦传输过程可使高功率飞秒激光脉冲实现时域脉冲压缩，并详细研究了输出脉冲的时域和频域特性随入射脉冲强度的演化规律.实验结果表明脉冲自压缩量随入射脉冲强度的增加呈递增趋势，然而当入射光强增大到足以引起超连续谱及锥形辐射产生时，脉冲时域形状会发生分裂.此外还发现发散光束入射情况下同样可以观察到脉冲自压缩现象. 关键词： 超短激光脉冲 脉冲压缩 非线性传输     

高能量无波分裂超短脉冲自相似传输的理论研究和数值模拟

从非线性薛定谔方程出发，对SPM作用引起传输脉冲的相位作了合理近似，引入了频谱展宽因子，发现在存在增益时正色散光纤的SPM作用加剧了脉冲频谱展宽幅度，并且脉冲中心和两翼部分的频谱展宽差异很大.给出了存在增益的正色散光纤中高斯型脉冲自相似传输的时域演化，揭示了脉冲展宽的中心部分对边翼部分挤压和覆盖及最终形成自相似脉冲的过程，提出了自相似传输现象的一种合理解释.并通过数值模拟三种不同形状初始脉冲的自相似演化过程对提出的理论进行了验证.     

Ultra-short optical pulse shaping using semiconductor optical amplifier

Optical ultra-short pulse compression and amplification using semiconductor optical amplifier (SOA) is presented. Using pump-probe pulse configuration, we present an SOA model which includes the nonlinear effects such as, spectral hole burning (SHB), carrier heating (CH), two-photon absorption (TPA) and group velocity dispersion (GVD) taking into account gain spectrum effect. Then by adjusting time delay between the pump pulse and probe pulse we use the model for simultaneous compression and amplification of probe pulse. We also analyze the four wave mixing (FWM) signal during pulse compression process. It is shown that dispersive effect of GVD on output probe pulse becomes more important for larger cavity length and probe-pump pulses relative time delays.     

SPM induced limitations for 40 Gbps chirped Gaussian pulses in optical channel

An analysis of self-phase modulation (SPM) induced nonlinearities in a 40 Gbps link with chirped Gaussian pulses of different duty cycles has been reported in this paper. In the present analysis only SPM effect has been considered to control the pulse propagation behavior through the fiber by appropriate selection of pulse width, peak power and channel length to suppress the other channel impairments caused by group velocity dispersion (GVD) and third order dispersion (TOD). The effect of SPM on the Q-factor for the transmission of 40 Gbps chirped pulses with different initial pulse widths and input peak powers has been investigated. It has been observed that a wider pulse having maximum negative chirp can withstand the nonlinear effect of SPM for relatively higher ranges of input peak power.     

Ultra-short scalar and vector solitons in self-inductively transparent media

The analytical form of the one-soliton solutions to the Maxwell–Bloch equations is found without the slowly-varying envelope approximation with application to the ultra-short (few-cycle or sub-cycle) light pulses propagating in media of two-level atoms as well as to fluxons in the long Josephson junctions. Also, we discuss the dynamics of the ultra-short vector solitons propagating in specific three-level media and magnetic-flux transmission lines (of two long Josephson junctions sharing a common superconducting plate). Studies of the (ultra-short) pulse collisions lead to the prediction of pulse stability against the collisions. In particular, the collisions of the ultra-short vector solitons are investigated in detail. Their collision-induced polarization transform is found to be similar to the polarization transform of the vector (Manakov) solitons propagating in self-focusing media.     

利用光纤-光栅对1.06μm皮秒光脉冲压缩

本文报道了利用光脉冲在10m单模光纤中传播所产生的自相位调制(SPM)、互相位调制(XPM)、群速色散(GVD)和受激喇曼散射(SRS)的共同作用,实现光脉冲光谱和时间加宽,经光栅对线性啁啾补偿后,将脉宽15ps的1.06μm光脉冲压缩至小于6ps,能量大于100nJ,压缩比>2.5。     

Propagation of ultrafast pulses in the anomalous-dispersion regime of silicon-on-insulator strip nanowaveguides

The dynamic evolution of ultrafast high-intensity pulses with a 100 fs half-width at 1/e intensity point based on the silicon-on-insulator (SOI) strip nanowaveguides is considered and investigated numerically under the condition of anomalous group-velocity dispersion (GVD) regime. For ultrafast high-intensity pulses propagating in millimeter-long SOI nanowaveguides, the interplay between the dispersion and nonlinear effects such as the two-photon absorption, free-carrier absorption, free-carrier dispersion, and self-phase modulation has to be taken into account, which results in the significant optical wave breaking phenomenon that occurs near the pulse leading edge for an unchirped Gaussian pulse in the anomalous GVD regime. However, when the input Gaussian pulse with linear up-chirp is introduced, the position of the optical wave breaking shifts from the leading pulse edge to its trailing edge along the several millimeters-long SOI nanowaveguides.     

双波长飞秒激光器量子理论研究

本文建立了一个不涉及具体光腔结构的双波长固体飞秒激光器模型,分析了群达弥散(GVD)、自相位调制(SPM)、交叉耦合、损耗调制和增益放大的动态平衡过程.从场算符的定义出发,导出了双波长飞秒激光器的量子锁模方程组,并且将该量子销模方程组化为经典锁模方程组.结果表明,该方程组和非线性薛定谔方程有着类似的结构,方程组存在稳定的脉冲解,因而从理论上证明了双波长飞秒激光器可以实现双波长同时锁模.     

主动锁模光纤激光器的孤子理论分析

系统考虑了光纤激光器腔构参数与锁模脉冲参数的制约关系,建立了完整形式的振幅调制主动锁模光纤激光器的稳态方程;据此方程分析了主动锁模光纤激光器腔参数对锁模孤子脉冲参数的影响;分析了无啁啾孤子脉冲形成条件。     

载波相位对超短脉冲谐波谱的影响

数值计算了线偏振的超短激光脉冲(脉冲持续时间为两个光学周期)与一维模型原子相互作用产生的高次谐波发射功率谱. 研究表明,当载波相位发生变化时,超短脉冲谐波谱的截止频率也随之改变,而且在特定相位下,谐波谱出现了明显的双平台结构. 对此,采用半经典的“三步”模型给出了合理解释,并利用小波时频分析方法证实“三步”模型可以准确预言超短脉冲谐波谱的截止频率. 关键词： 高次谐波 超短脉冲 载波相位