偏振模色散影响色散控制孤子传输的理论研究

采用变分法分析高速色散控制孤子在双折射光纤中的传输规律。首先建立了色散控制孤子在双折射光纤中的扰动传输模型 ,然后解析了偏振模色散影响下色散控制孤子各参量的传输演化规律 ,最后对解析结果进行了计算。研究结果表明 ,偏振模色散参量对色散控制孤子能量、脉宽的演化影响很大 ,当偏振模色散很大时 ,如Dp>0 .3ps/km1/ 2 时 ,必须考虑采用某些在线控制手段来有效抑制偏振模色散对传输系统的影响 ,然而 ,当Dp≤ 0 .1ps/km1/ 2 时 ,系统几乎不受影响 ,同时本文还证明了色散控制孤子抗偏振模色散扰动的能力强的这一特点。为研究偏振模色散对高速非线性传输系统、特别是色散控制孤子传输系统的影响提供了理论依据和研究方法。     

低色散单基模空心Bragg光纤

针对飞秒光脉冲全光纤化传输的需求,研究了空心Bragg光纤单基模传输的特性。进而设计了一款空心Bragg光纤,用于中心波长在1.550μm的飞秒脉冲单基模传输。为了解决空心Bragg光纤在工作窗口色散过大的问题,通过合理的引入缺陷层调节空心Bragg光纤单基模传输的色散特性,使其在工作窗口低色散或零色散传输。仿真结果表明,空心Bragg光纤在1.45μm至1.65μm的带宽范围内都可以维持单基模、低色散或零色散传输,完全满足脉宽为100飞秒的光脉冲全光纤化传输的需求。     

色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响

<正>弦相位调制脉冲可以满足高能激光驱动器对宽带和束匀滑的要求,在光纤系统中传输后,由于光纤中群速度色散的作用,将会产生强度调制,从而加剧光纤功率放大器中的非线性效应和光谱整形的难度.通过对2GHz,14·25GHz正弦相位调制脉冲经过不同光纤长度传输实验为例,结合光纤系统中色散对FM-AM效应影响的理论分析,发现2GHz相位调制脉冲的实验结果与模拟结果符合较好.     

基于1085 km实地光纤链路的双波长光纤时间同步研究

在长距离高精度光纤时间同步系统中,为了减少后向反射光与光纤色散对传输精度的影响,本文在双波长光纤时间同步传输方法之上,提出了一种具有色散误差修正功能的双波长光纤时间同步传输方法.以自行研制的工程样机在长度约为800 km的实验室光纤链路上和1085 km的实地光纤链路上进行了实验测试,也是国内首次实现千公里级实地光纤时间同步传输.在实验室光纤链路上,测得传输链路色散补偿后的色散时延误差为10 ps,时间同步标准差为5.7 ps,稳定度为1.12 ps@105 s,不确定度为18.4 ps.在实地光纤链路上,测得传输链路色散补偿后的色散时延误差为60 ps,时间同步标准差为18 ps,稳定度为5.4 ps@4×10⁴ s,不确定度为63.5 ps.     

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.     

负啁啾脉冲在正负色散光纤中传输特性研究

对负啁啾脉冲在正常色散光纤中传输特性进行了数值分析和实验研究，数值分析与实验结果基本一致。数值分析和实验证明正常色散光纤不仅能压窄负啁啾的脉宽而且能压窄频谱，采用正常色散光纤消啁啾后用色散位移光纤为传输媒质成功地进行了一阶和高阶孤子传输。     

光纤色散参量对光孤子系统传输性能的影响

采用计算机系统仿真方法研究光纤色散参量对应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器并采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统传输性能的影响。研究结果表明：由于相敏光放大器增益的相敏特性．光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降,脉宽展宽,出现旁瓣。光纤色散值越大,经长距离传输后,孤子脉冲主瓣的幅度下降和脉宽展宽越显著;旁瓣的幅度越高,宽度越大。显然。对这种系统,要实现长距离传输,必须采用较低色散系数光纤。     

不同零色散点光子晶体光纤的超连续谱产生

本文实验研究了飞秒脉冲在不同零色散点光子晶体光纤中传输时产生超连续谱的现象。首先,我们通过非线性薛定谔方程理论计算了激光脉冲分别在正、负色散光子晶体光纤中传输时产生的超连续谱;计算结果表明在正色散光子晶体光纤产生的超连续谱远远大于在负色散中产生的超连续谱。其次,在实验上采用零色散点分别为800 nm、1 060 nm和2 000 nm的光子晶体光纤,将脉宽为130 fs,中心波长800 nm,脉冲重复频率为80 MHz的脉冲输入这些光纤中产生超连续谱并研究其特性,实验结果表明光子晶体光纤的零色散点越小,在其中产生的超连续谱越宽越平坦。同时产生的超连续谱也与激光脉冲的能量和中心波长相关。     

高阶色散对光纤放大器中自相似脉冲传输的影响

以非线性薛定谔方程为模型,采用分步傅里叶方法对光纤放大器中自相似脉冲的传输特性进行详细的研究,结果表明:抛物型的自相似脉冲可以在不包含高阶色散的光纤放大器系统中稳定传输;当系统的高阶色散(如:三阶色散)不容忽略时,自相似脉冲在光纤放大器中传输时将在脉冲沿出现抖动现象,导致脉冲的抛物线形状产生畸变.     

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.     

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。     

填充ENZ材料的太赫兹高双折射及近零平坦色散微结构光纤北大核心CSCD

为了实现太赫兹波的保偏波导传输,设计了一种含有纤芯缺陷孔和椭圆形包层空气孔的高双折射微结构光纤。通过在包层空气孔中选择性地填充太赫兹近零介电常量(epsilon-nearzero,ENZ)材料,引入了几何结构和材料分布的双重不对称性,破坏了2个偏振基模的简并以获得高双折射特性。应用有限元方法研究了光纤的双折射、损耗和色散等传输特性随结构参数的变化规律。在0.5 THz~2 THz的宽频段范围内获得了大于0.01的高双折射。x和y偏振基模的损耗在0.8 THz附近具有最小值,分别为0.903 dB·cm^(-1)和0.851 dB·cm^(-1)。纤芯缺陷孔可以有效调节色散特性,y偏振基模在1 THz~1.8 THz范围内具有(0±0.054)ps·THz^(-1)·cm^(-1)近零平坦色散特性。光纤的传输特性对ENZ材料的折射率变化不敏感。研究结论为研制太赫兹保偏光纤提供了理论参考。     

Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤的中红外色散特性

硫系玻璃与石英玻璃相比具有高折射率(2.0～3.5)、低声子能量(<350cm-1)、优良的中远红外透过性能(可至25μm)等特性.本文制备了一种在中红外具有优良透过特性的无As环保型Ge20Sb15Se65硫系玻璃材料,以此为基质材料设计了一种三层空气孔结构光子晶体光纤,利用多极法对光纤的中红外色散特性进行了数值模拟,系统研究了结构参量孔径d、孔间距Λ以及d/Λ对其色散特性的影响.分析表明:通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可灵活的调节光子晶体光纤的零色散波长向短波或长波方向移动.通过优化结构参量发现,当Λ=3μm,d/Λ=0.35附近变化时,可获得3～5μm色散平坦,且色散值小于5ps.nm-1.km-1的光子晶体光纤.     

利用相位共轭与色散配置实现具有大占空比和大放大器间隔的长距离光孤子传输

在用光纤放大器补偿损耗的光纤传输线中，用负色散光纤与正色散光纤或色散补偿器件交叉配置，并使传输线中光纤的有效色散适当大于（与平均孤子对应的）理论值，同时在传输线中周期地使用相位共轭器，可以在把放大器间隔提高到与常规光纤通信相同的条件下有效地削弱孤子之间的互作用。本文对实现速率为２５Ｇｂｉｔ／ｓ、占空比为１／２、光放大器间隔为１００ｋｍ、传输距离大于６０００ｋｍ的光孤子传输作出了数值论证     

矩形晶格高偏振、低损耗铋锗镓光子晶体光纤的结构设计及性能分析

非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质,对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料,设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤,纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示,结构参数为M=0.5,0.6时,在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10?2和1.33×10?2;在近红外波段短波区,矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm?1·km?1之间及?18～32 ps·nm?1·km?1之间。色散斜率较低,曲线具有零色散点,展现了良好的连续谱调控能力;在1.00～1.90 μm波段内,当M=0.5,0.6时,光纤限制损耗稳定在10?7～10?9 dB·km?1之间;在1.55 μm处,限制损耗测量值分别为2.32×10?7和1.62×10?8 dB·km?1。     

激光诱导金纳米棒图案化光纤SERS探针

研究了激光诱导沉积制备光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针,并对探针的SERS性能进行检测。探讨光纤探针制备过程中金纳米棒溶液的浓度对探针灵敏度的影响。结果表明,将不同浓度的金纳米棒溶液进行激光诱导,在光纤端面会形成金纳米棒团簇和分散两种纳米结构。金纳米棒溶液的浓度、激光功率、诱导时间等因素都会对诱导沉积图案产生影响。实验利用功率为5 mW的激光进行诱导,在1.5×10^-9, 1.0×10^-9和7.5×10^-10 mol·L^-1的金纳米棒溶液中,经5 min沉积,制备出不同图案的光纤SERS探针。采用晶种法合成金纳米棒,用透射电子显微镜(TEM)观察金纳米棒形貌,并根据TEM图像分析计算了合成金纳米棒的长径比约为3.8。用扫描电子显微镜(SEM)观察金纳米棒的形貌以及激光诱导沉积后的纤维修饰端形貌,7.5×10^-10 mol·L^-1的金纳米棒溶液进行激光诱导,金纳米棒在光纤端面分布较为分散,而1.5×10^-9和1.0×10^-...     

非零色散位移光纤的改进设计及制造

介绍了一种新颖的非零色散位移光纤结构设计方法及其MCVD+OVD制造工艺,所制备的光纤有效面积达到71 μm2以上.采用关键结构区域精确微扰方法,改进了光纤的色散特性.1550 nm处色散斜率由0.0715 ps/(nm2·km),分别减小至0.0605 ps/(nm2·km),0.0466 ps/(nm2·km),零色散波长由1500 nm附近移至1450 nm以下.测量表明,所得光纤具有优越的光学传输特性、抗弯曲性能和熔接性能,适用于C+L和S+C+L工作波长的大容量高速率长距离密集波分复用系统.光纤关键结构区域精确微扰是改进光纤性能的一种有效方法,该方法不限于MCVD工艺和非零色散位移光纤,对新型光纤的设计和生产具有积极的指导意义.     

数值模拟高阶色散和非线性对光孤子传输的影响

光孤子传输中的高阶色散以及高次非线性效应是光纤通讯发展的重要制约因素。从光孤子在光纤中的一般传输方程出发, 在较大的入纤功率的前提下, 综合考虑了高阶色散、五次非线性和损耗因素, 得到其具体传输方程, 并据此从理论上分析了高阶色散和非线性对光孤子传输性能的影响。本文采用分步傅里叶方法, 以MATLAB为实现工具, 实现高阶色散和非线性对光孤子传输影响的模拟计算, 并深入分析了高阶色散和非线性导致的孤子脉冲频移现象。计算结果表明: 在入射功率较大的时候, 高阶色散效应不可忽略。当五次非线性γ2>0时,孤子脉冲主峰发生微小频移; 而当五次非线性γ2<0时, 孤子脉冲主峰基座产生微小频移; 当高阶色散β3>0时频率出现红移, 而当β3<0时, 频率出现蓝移。     

光纤中单光子传输方程的求解及分析

量子信息在光纤中传输时,会受到光纤损耗、色散、非线性效应等多因素的影响,将产生传输态的演化与能量转移.本文以单模光纤传输方程以及电磁场量子化理论为基础,对单模光纤中基模模场进行量子化处理,推导并建立了考虑损耗、色散、非线性效应后的单光子传输方程.基于微扰法对单光子非线性传输方程进行了求解,给出了稳定解存在的必要条件及其所满足的色散方程.深入讨论了广域光功率随微扰频率的变化关系,并且分析了光纤色散、非线性效应对解的影响.为量子光纤传输系统性能的深入研究奠定了理论基础.     

Research on WDM optical fiber transmission system based on fiber Raman amplifier

After wavelength division multiplexing (WDM) optical fiber transmission system based on fiber Raman amplifier (FRA) is investigated in detail, the influence of the collocation of dispersion compensation fiber (DCF), the dispersion coefficient, dispersion slope (DS), effective core area, nonlinear index, length of FRA, launch power and the bandwidth of Bessel filter on bit error rate (BER) is deduced. The influence of Rayleigh backscattering noise on optical signal noise ratio (OSNR) is also investigated, which affects the performance of long haul transmission badly. The result indicates that the broadband long haul transmission can be realized through the reasonable design of the fiber. The result is useful to the optimal design of the WDM optical fiber transmission system based on FRA.