超高斯型光脉冲在零色散区传输特性的研究

根据超短脉冲在光纤中传输所遵从的高阶非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法模拟了超高斯型超短脉冲在光纤中的传输演化.在零色散区对损耗、高阶色散、高阶非线性、啁啾等因素对光脉冲传输的影响进行分析并得出了一些结论:损耗对传输脉冲的形状影响比较小基本上可以忽略,对脉冲的幅度影响比较大.一阶孤子传输一段距离后稳定时的幅度和脉宽在传输时基本不变,是进行光孤子通信的理想载体,而高阶孤子在开始传输和传输过程中的幅度和脉宽变化较大.当这些因素共同作用时,对脉冲的传输特性有较大的影响.但通过合理的选择各个影响因素的参量,能得到一个比较适于信息传输的高阶孤子脉冲.这对通过提高入射光脉冲功率使光脉冲在光纤中形成高阶孤子来提高两光中继器之间的中继距离的研究有一定的参考意义.     

色散缓变光纤中初始啁啾对超高斯脉冲传输特性的影响

从非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了色散缓变光纤中超高斯脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解,讨论了初始啁啾对色散缓变光纤中超高斯脉冲传输特性的影响.求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了初始啁啾和脉冲前后沿锐度对呈指数变化的色散缓变光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响.结果表明:初始嘣啾、色散缓变和脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲的振幅、脉宽、唰啾和相位有直接影响,脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲中心位置没有影响,超高斯脉冲传输过程中会产生唰啾,但脉冲中心的等效频率保持为常数.     

超高偏振模色散光纤中光脉冲传输行为的研究

利用耦合非线性薛定谔方程分析了光脉冲在超高偏振模色散光纤中传输时，偏振模色散引起脉冲分裂。并用基模的两正交偏振分量耦合走离解释了脉冲分裂的成因。利用偏振模色散为237．95ps／km^1/2的光纤进行了实验验证。     

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.     

亚皮秒光脉冲在密集色散管理光纤中的传输特性

文章从包含高阶效应的非线性薛定谔方程出发,基于一种二阶和三阶色散都作了完全补偿(零路径平均色散)的光纤级联系统模型,用数值法对亚皮秒(几百飞秒)高斯光脉冲在密集色散管理光纤(放大周期远远大于色散补偿周期,La>>Lc)中的传输特性做了研究.结果表明啁啾化亚皮秒光脉冲在短周期色散补偿光纤中可以实现稳定传输.色散管理的密集化程度越高,即色散补偿周期越短,光脉冲在光纤中传输时的呼吸度越小,前后脉冲间的相互作用也越弱,有利于提高光纤传输系统的性能.此外,由于色散管理孤子的系统功率较小,因此高阶非线性项的影响不大.     

Compton散射对等离子体中亚皮秒超高斯脉冲传输特性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型、非线性薛定谔方程及龙格-库塔算法和变分法,研究了Compton散射对亚皮秒超高斯脉冲在等离子体传输的影响,给出了该脉冲传输演化的修正方程,并进行了数值计算,结果表明:与Compton散射前相比,Compton散射使脉宽压缩程度和非线性效应增大,脉冲展宽降低,非线性增强效应有效地削弱了色散效应;使脉宽趋于最大和最小时频率抖动,啁啾不为0;使超高斯脉冲振幅、啁啾和脉宽随传输距离增大振荡演化加快,频率和相位呈线性关系的抖动,脉冲中心位置呈准线性关系;Compton散射对超高斯脉冲保形传输有重要影响。     

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.     

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。     

光子晶体光纤中自相位调制效应对超高斯脉冲传输的影响

为了研究光子晶体光纤的微结构对其非线性光传输特性的影响,利用超格子法和光子晶体光纤中的光传输方程,计算了光子晶体光纤中的高斯光脉冲和超高斯脉冲的自相位调制谱.计算结果表明：高斯光脉冲和超高斯光脉冲的高频端比低频端均有较大的频谱展宽,而高斯光脉冲的频谱比超高斯光脉冲的频谱具有更大的中心峰值;超高斯光脉冲较高斯光脉冲有较广的频谱范围,它们的自相位调制展宽范围均随着传输距离的增加而增大.这些现象均可以利用自陡峭效应的理论加以解释.与传统光纤相比,高斯光脉冲在传统光纤中所受自相位调制效应的影响较小.     

厄米高斯短脉冲在色散介质中的传输

用短法研究含三阶色散的非线性薛定谔方程,讨论了厄米－高斯光脉冲在三阶色散介质中的传输特性,给出了近似解析解,并且同计算机数值模拟传输结果进行了比较,结果表明近似解有助于在理论上研究短脉冲在色散介质中的传输。     

Propagation of bright femtosecond pulses in a nonlinear optical fibre with the third- and fourth-order dispersions

We solve the generalized nonlinear Schr\"{o}dinger equation describing the propagation of femtosecond pulses in a nonlinear optical fibre with higher-order dispersions by using the direct approach to perturbation for bright solitons, and discuss the combined effects of the third- and fourth-order dispersions on velocity, temporal intensity distribution and peak intensity of femtosecond pulses. It is noticeable that the combined effects of the third- and fourth-order dispersions on an initial propagated soliton can partially compensate each other, which seems to be significant for the stability controlling of soliton propagation features.     

光孤子脉冲在光纤放大器中的传播

本文建立了包括增益色散,受激喇曼散射,双光子吸收效应的理论模型,讨论了光孤子脉冲在光纤放大器中的传播.数值计算结果表明:在反常色散范围内,光孤子的放大是不稳定的.增益色散导致光脉冲对称分裂,而受激喇曼散射则导致不对称的分裂.在增益色散和受激喇曼散射的共同作用下可获得新的时域和频域特征.有限带宽的放大能抑制受激喇曼散射引起的自频移.本文对有啁啾的光孤子脉冲的放大也进行了分析.     

Stochastic perturbation of dispersion-managed optical solitons

The stochastic perturbation of dispersion-managed optical solitons is studied in this paper, in addition to deterministic preturbation terms, by the aid of soliton perturbation theory. The super-Gaussian pulses are considered and the corresponding Langevin equations are derived and analyzed. It is shown that in presence of the perturbation terms, the soliton propagates down the fiber with a fixed mean energy.OCIS Codes: 060.2310; 060.4510; 060.5530; 190.4370     

空间光孤子脉冲在平面光波导中的传输

分析研究了空间光孤子脉冲化后在反常群速色散的克尔非线性平面光波导中的传输特性和稳 定性.当空间光孤子脉冲的时间宽度等于某一临界值时，脉冲发生自陷，小于该值时，脉冲 发生扩散，大于该值时，脉冲发生塌陷.空间光孤子的阶数越高，这个临界值越小.当空间光 孤子脉冲的时间宽度等于某一特定值时，脉冲塌陷最快，与这个特定值相差越大，塌陷越慢 .空间光孤子的阶数越高，这个特定值越小.脉冲自陷后的峰值光强、时间和空间宽度与输入 时的值有明显的不同. 关键词： 脉冲自陷 脉冲塌陷 光孤子     

高速光纤通信系统中高阶PMD的优化建模

为了评估随机变化的偏振模色散(PMD)(包括一阶和二阶PMD)使系统信号裂化的程度,降低其对高速光纤通信系统传输速率和传输容量的不利影响,在斯托克斯空间中推导了偏振模色散(PMD)矢量的数学表达式。对PMD效应所导致的脉冲展宽进行了数学分析,给出了差分群时延(DGD)的变化、一阶PMD矢量和二阶PMD矢量方向的变化对脉冲展宽的影响。通过数学推导得出,在大多数情况下,二阶PMD无法完全补偿,需通过控制单元的调整使其对系统的影响达到极小值。通过实验分析,得到了和数学推导中同样的结果,从而证明了模型的正确性。     

双光学孤子脉冲的传输特性

本文首先指出了算法分裂步骤(split-step)Fourier法和光束传播(propagating-beam)法的等价性.利用这种算法,数字地模拟了可变等振幅孤子脉冲对在无耗光纤中的传输过程,结果证明:提高振幅可使孤子的相互作用大大减小.     

非线性介质光波导中的传输功率和光学双稳态

本文对结构为非线性包层/线性芯层/非线性衬底的非线性介质光波导的传输特性进行了深入的分析,给出了模场分布函数,色散关系和传输功率的一组形式统一的公式,并对其传输功率的光学双稳态特性进行了讨论.     

有源光纤环等效时间脉冲复制研究

对利用半导体光放大器有源光纤环为光等效时间采样提供低失真脉冲序列的方法进行了研究。分析了提高复制精度的辅助直流光非线性增益抑制方法,并给出基于递推方式,可进一步提高采样精度的后处理算法。通过实验验证了辅助直流光注入对复制器非线性增益的抑制作用;以及在不充分辅助直流光注入条件下,利用后处理算法抑制非线性误差的效果。结果显示利用半导体光放大器有源光纤环结合后处理算法可以有效地为光等效时间采样提供特性一致、误差可处理的时序脉冲序列。