磁光非线性光纤中光参量增益的研究

将光纤中磁光效应和非线性效应作为微扰,推导了磁光四波混频的耦合模方程.通过解析解研究了各向同性磁光非线性光纤的参量过程,并指出利用磁光耦合系数的色散特性可以实现四波混频的相位匹配.同时,采用龙格-库塔法分析了在线双折射磁光非线性光纤中,忽略费尔德常量的波长依赖性时,左旋圆偏振光参量增益的磁控特性,指出了实验中采用较高费尔德常量的非线性光纤的必要性.研究表明:1)对于低线双折射磁光非线性光纤,优化双折射大小可以获得最大的参量增益;2)根据参量增益对磁光耦合系数的单调依赖特性,适当选择光纤长度、泵浦功率以及输入导波光的偏振态,可使参量增益的磁可调范围大大提高.     

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.     

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.     

光纤Bragg光栅非线性开关动态特性研究

基于光纤Bragg光栅中脉冲演变遵循的非线性耦合模方程,数值分析了光纤Bragg光栅在禁带附近由非线性光学特性导致的Bragg波长偏移。仿真结果表明：随着输入信号功率的增大,光栅的布拉格波长向长波方向移动,反射峰值下降,反射带宽变窄。进一步研究了基于此效应的全光自开关特性,结果表明：此开关的稳定时间短,并且输出脉冲形状保持良好。因此,这种具有高非线性系数的光纤光栅实现的全光开关在全光信号处理方面具有广泛的应用前景。     

线双折射磁光光纤光栅中光偏振态演化

根据导波光的微扰理论得到了线双折射磁光光纤光栅中导波光耦合模方程,并给出了其解析解。借助于归一化斯托克斯参量,研究了线双折射与磁圆双折射对光纤光栅中光偏振态的影响。研究表明,线双折射磁光光纤光栅中存在左旋和右旋两个本征的椭圆光偏振态,线双折射或磁圆双折射的大小只引起本征偏振态椭圆率的变化,而不改变主轴方位角。通过调节磁光光纤光栅中两种双折射的相对大小可方便地控制输出导波光的偏振态,从而使磁光光纤光栅在光纤通信与传感中具有广泛的潜在应用。     

非线性二次曝光法制作三角形光纤Bragg光栅

提出了一种利用非线性二次曝光技术制作三角形光纤Bragg光栅的新方法.该方法只使用普通Bragg位相模板,采用两次曝光技术,通过控制光纤光栅的本地谐振波长和反射率,达到控制光纤光栅谱形的目的.第一次直接对光纤曝光,用来控制光纤光栅谐振波长;第二次通过位相模板曝光,用来控制光纤光栅的反射率.考虑到光敏光纤感光特性曲线的多项e负指数变化规律,按照"分步写入光纤光栅设计软件"进行曝光分布设计,利用"分步曝光光纤光栅写入系统"进行曝光控制,使用信息产业部第46研究所生产的DCS-01型光敏光纤,得到了线性范围1.24 nm、反射率为0～64%的三角形光纤Bragg光栅.三角形光纤Bragg光栅作为光纤光栅传感解调器件,在光纤传感领域具有重要应用价值.     

镀镍光纤Bragg光栅温度传感特性实验研究

在光纤智能金属结构材料中,为了保护光纤Bragg光栅并使得传感器与基体金属有很好的结合性,在光纤Bragg光栅表面化学镀镍,并实验研究了化学镀镍前后的光纤Bragg光栅的温度传感特性.实验表明：镀镍后的光纤光栅的Bragg波长随温度变化呈现出良好的线性和重复性,Bragg光栅温度灵敏度变大.     

折射率直流分量调制对光纤Bragg光栅的影响

从耦合模理论出发,推导了折射率直流分量调制函数与光纤Bragg光栅相位之间的关系式,分析了折射率直流分量调制对光纤Bragg光栅时延特性的影响.利用传输矩阵法进行了数值仿真,仿真结果与理论分析一致.在理论分析基础上,提出采用同一块均匀相位掩膜版灵活制作具有不同线性或非线性时延特性的啁啾光纤光栅的方法,可用于高速光通信系统中不同色散和色散斜率的补偿.     

采用WDM技术的光纤Bragg光栅传感网络

采用绝对测量原理的波长调制技术,光纤Bragg光栅可组成并行、串行和阵列WDM拓扑结构.分析表明,光纤Bragg光栅网络的工作原理类似于一个多宽带平面镜.利用光谱仪可测量上述光纤Bragg光栅网络的反射谱,其中,光源是宽带为～40nm的掺饵光纤放大器.当网络中的光纤Bragg光栅受扰动后,受扰光栅的反射谱发生相应的变化,即Bragg波长发生相应的偏移.结果表明,当事先确定了光纤光栅的波长调制范围,反射的峰值波长能反应光纤光栅传感网络的信息.值得注意的是～3nm的波长调制范围可满足～100℃和～2000με的参量测量.     

光纤Bragg光栅的饱和效应

光纤 Bragg光栅的饱和效应可引起二阶衍射,并使一阶衍射的峰值反射率下降.本文利用折射率变化模型和耦合模理论,模拟了饱和情况下 Bragg光栅的一阶和二阶衍射谱,并讨论了饱和系数对一阶和二阶衍射的 Bragg波长和峰值反射率的影响.数值模拟结果与参考文献中的实验结果相吻合.     

Interaction of ultrashort elliptically polarized laser pulses with nonlinear helical photonic metamaterial

The effect of nonlinear properties of a material with a periodic structural cell (three-dimensional spiral) on the specificity of transmission and reflection of elliptically polarized laser pulses normally incident on the metamaterial is studied using the finite-difference time-domain method. An analysis of the hodograph of electric-field strength vector showed that an increase in the peak intensity of a linearly polarized laser pulse incident on a sample leads to an increase in the orthogonal component of the electric-field strength vector in the pulse transmitted through the medium. When pulses containing few electric-field periods are incident on a metamaterial, the latter demonstrates radically different optical properties for right- and left-handed circularly polarized light passing through the medium. It was shown that an increase in the intensity of a right-handed (left-handed) circularly polarized ultrashort pulse, incident on a sample composed of a rather large number of right-handed (left-handed) spirals made of nonlinearmaterial, widens the frequency range within which the incident light is almost entirely reflected from the medium.     

拉曼效应对低双折射光纤偏振态的影响

在准连续情况下, 通过求解低双折射光纤中含有拉曼效应的右旋与左旋圆偏振光所满足的耦合非线性薛定谔方程,着重研究了低输入功率和高输入功率情形在加入拉曼效应前后, 有效偏振拍长和输入功率的变化关系. 结果表明: 无论入射光的偏振是沿着慢轴或沿着快轴, 拉曼效应均改变了入射光偏振态演变的周期, 同时改变了入射光的传输距离.     

拉曼效应对低双折射光纤的偏振态演化分析

在准连续情况下, 通过求解低双折射光纤中含有拉曼效应的右旋与左旋圆偏振光所满足的耦合非线性薛定谔方程, 得到了归一化功率以及相位差的解析解. 利用解析解,推导出了椭圆率和方位角的表达式, 研究了拉曼效应和传输距离对偏振态演化的影响, 并用相平面法对椭圆率和方位角随着输入功率的变化进行了直观描述. 结果表明: 低双折射光纤在传输的过程中, 拉曼效应和传输距离都是影响其偏振态稳定性的因素, 均改变了椭圆率和方位角的演变周期以及振荡幅度.     

Magneto-Optic Fiber Gratings Useful for Dynamic Dispersion Management and Tunable Comb Filtering

Intelligent control of dispersion management and tunable comb filtering in optical network appfications can be performed by using magneto-optic fiber Bragg gratings （MFBGs）. When a nonuniform magnetic field is applied to the MFBG with a constant grating period, the resulting grating response is equivalent to that of a conventional chirped grating. Under a linearly nonuniform magnetic field along the grating, a linear dispersion is achieved in the grating bandgap and the maximal dispersion slope can come to 1260ps/nm2 for a l0-mm-long fiber grating at 1550nm window. Similarly, a Gaussian-apodizing sarnpled MFBG is also useful for magnetically tunable comb filtering, with potential application to clock recovery from return-to-zero optical signals and optical carrier tracking.     

非阿贝尔腔量子电动力学模型下偏振光场的影响

通过使用场正交算符,而不是传统的玻色算符,研究了非阿贝尔腔量子电动力学(QED)模型中原子和偏振光场的相互作用。讨论了初始双模偏振光场对于原子布居数反转以及偏振光场的压缩特性的影响。结果表明,原子布居数反转的演化不仅与偏振椭圆的相位角有关,也与偏振椭圆的椭率角有关;只有当偏振椭圆是右旋圆偏振光时,原子布居数反转随时间的演化基本不变,趋近于初始值0,而当偏振椭圆是左旋圆偏振光时,原子布居数反转随时间的演化呈现周期性的崩塌复苏变化。另外,当初始光场是左旋圆偏振光时,光场可以出现周期性的压缩;而当初始光场是右旋圆偏振光时,光场的压缩不会持续出现。     

Right handed or left handed? Forbidden x-ray diffraction reveals chirality

Enantiomers, or stereoisomers, have crystal structures that are mirror images of each other and are thus handed, like our right and left hands. The physical properties of enantiomers are identical except for optical activity, which rotates linearly polarized light by equal amounts but in opposite directions. While conventional x-ray Bragg diffraction can determine crystal structures, it does not distinguish between right- and left-handed crystals. We show resonant Bragg diffraction using circularly polarized x rays reveals the handedness of crystals by coupling x-ray helicity to a crystal screw axis. The intensity of resonantly allowed reflection of alpha-quartz is well described by an admixture of a parity-even and a parity-odd process. Our results are of general importance and demonstrate a new method to directly study chiral motifs in structures that include biomaterials, liquid crystals, magnets, multiferroics, etc.     

基于洛伦兹函数微扰的磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性研究

基于非线性耦合模理论,利用逆向递推龙格-库塔法,数值研究了在磁光耦合系数中引入洛伦兹函数微扰后对磁光光纤布喇格光栅线性透射谱和非线性双稳特性的影响.研究结果表明:给磁光耦合系数引入洛伦兹微扰能在线性透射谱阻带中打开线宽极窄的一个透射窗口,微扰宽度和微扰中心位置可以影响透射窗口的位置、宽度以及峰值大小;当微扰宽度和微扰中心位置发生变化时,光栅的双稳特性表现出明显的差异,合理地选择微扰参量可以实现对其双稳特性的优化.     

Electro-optically generating and controlling right- and left-handed circularly polarized multiring modes of light beams

We propose a simple method for generating and controlling right- and left-handed circularly polarized (RHP and LHP) multiring modes of light beams by means of Pockels effect in a single strontium barium niobate (SBN) crystal. The numerical results show that an LHP Laguerre-Gaussian LG(0l) beam, propagating along the optical axis of the crystal, will partly turn into an RHP vortex light field of order l+2. Moreover, a pair of the LHP and RHP components of the output light field is LG-like modes sharing an identically radial index, which is electro-optically controllable. The power ratio between these two components depends on the applied electric field and the mode of input beam.     

左手材料中圆偏振光束的反常旋转特性研究

根据Whittaker标量势理论,建立了圆偏振光束的矢量传输模型.基于这一模型研究了圆偏振光束在左手材料中的反常旋转特性.通过分析光束偏振态、衍射对强度质心旋转特性的影响,发现圆偏振光束在左手材料中旋转方向反转并揭示其旋转角等于古伊相.采用分析横向能流的方法,揭示左手材料中反向的横向能流是导致反常旋转特性的主要原因.对圆偏振光束在左手材料中反常旋转特性的研究,有利于增强对左手材料中光束传输特性的认识. 关键词： 左手材料 圆偏振光束 旋转特性