梳状色散光纤中皮秒脉冲压缩特性研究

利用数值法解非线性薛定谔方程,分析了光脉冲在梳状色散光纤中的传输特性,比较了光脉冲在几种不同的色散变化趋势的梳状色散光纤中的脉冲压缩比及脉冲质量,提出了高阶孤子压缩加梳状色散光纤压缩的方法,并初步讨论了梳状色散光纤对增益开关激光器输出脉冲进行压缩的效果。     

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。     

类贝塞尔脉冲光束传输中的空间诱导色散效应

利用空间诱导色散概念,从理论上研究了等束腰宽度的类贝塞尔脉冲光束在自由空间中传输性质.在一阶近似的情况下,类贝塞尔脉冲光束的空间和时间部分可以做分离变量,空间部分在传输过程中保持类贝塞尔光束传输的特性,而时间波形部分的传输遵循空间诱导色散理论.利用数值模拟方法模拟了 Bessel-Gauss 脉冲光束和elegant Laguerre-Gauss脉冲光束的传输.结果证实,只要传输距离小于类贝塞尔光束的无衍射距离,空间诱导群速度色散理论能够很好地描述类贝塞尔脉冲光束脉冲形状的演化过程.     

掺镱光纤放大器中自相似脉冲传输特性研究

研究了高阶色散和增益色散影响下,自相似脉冲在掺镱光纤放大器中的传输特性.从解析求解和数值模拟两方面分别阐述了初始脉冲能量、三阶色散和偶极子驰豫时间对脉冲传输质量的影响.结果表明,当传输考虑三阶色散效应时,伴随着脉冲啁啾非线性区域的扩大,啁啾中心随着色散系数取值的大小和正负前、后移动,脉冲峰向一侧延迟,中心位置发生漂移.增益色散对脉冲放大起到滤波作用,对自相似脉冲具有压窄效应.证实了具有一定驰豫时间的增益介质能够维持自相似孤子波的稳定传输.     

利用空问诱导色散补偿介质色散

研究了超短脉冲贝塞尔光束在色散介质中的传输特性，指出空间诱导色散效应可以用来补偿介质色散作用，从而可以在色散介质中实现无衍射无色散的类时空孤子波的传输。用理论推导和数值模拟的方法得到的具有反常色散性质的空间诱导色散可以有效地补偿介质色散。数值模拟的结果表明，由于超短脉冲贝塞尔光束的无衍射无色散传输距离受到高阶色散效应和贝塞尔光束空间受限两方面的限制，无衍射无色散传输只能在有限距离内近似实现。通过增加脉冲长度可以减小高阶色散效应的影响。在传输距离小于衍射距离时，空间诱导色散效应可以很好地描述脉冲演化和色散补偿过程。     

皮秒脉冲在零平均色散光纤链中传输的数值模拟

基于一种二阶和三阶色散都作了完全补偿(路径平均色散为零)的光纤级联系统模型,用数值法对1ps脉宽的高斯光脉冲长距离传输作了数值模拟.结果表明:这种完全补偿的高阶色散控制系统消除了三阶色散引起的脉冲边沿部的振荡,减弱了脉冲峰的时间移动.在不同的入上分别给输入脉冲附加以最佳的频率啁啾,可使得光脉冲的宽度`啁啾及振都围绕在初始值附近波动,在每个补偿端末基本恢复到初值,从而形成光脉冲的推稳定传输.功率增大,稳定传输的距离减小.预啁啾和零平均色散传输并不能完全消除脉冲峰的时间移动。累积的脉冲峰移与预啁啾无关,随功率增大而增大。脉宽的变化与功率和预啁啾都相关。另外,我们也考察了掺饵光纤放大器EDFA的噪声在该系统中引起的时间抖动特性。     

利用空间诱导色散补偿介质色散

研究了超短脉冲贝塞尔光束在色散介质中的传输特性 ,指出空间诱导色散效应可以用来补偿介质色散作用 ,从而可以在色散介质中实现无衍射无色散的类时空孤子波的传输。用理论推导和数值模拟的方法得到的具有反常色散性质的空间诱导色散可以有效地补偿介质色散。数值模拟的结果表明 ,由于超短脉冲贝塞尔光束的无衍射无色散传输距离受到高阶色散效应和贝塞尔光束空间受限两方面的限制 ,无衍射无色散传输只能在有限距离内近似实现。通过增加脉冲长度可以减小高阶色散效应的影响。在传输距离小于衍射距离时 ,空间诱导色散效应可以很好地描述脉冲演化和色散补偿过程     

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.     

光载超宽带脉冲雷达信号传输性能研究

采用双并行马赫曾德尔调制器产生高斯脉冲一阶微分和二阶微分型超宽带脉冲雷达信号和光载无线电传输技术,通过仿真研究了两种超宽带脉冲雷达信号在标准单模光纤中的传输特性.结果表明,高斯脉冲一阶微分型脉冲随着传输距离的增大而不断展宽,而高斯脉冲二阶微分型脉冲则先压缩后展宽.经100km标准单模光纤传输之后,在传输终端采用色散补偿光纤对传输信号进行不同程度的色散补偿,可获得满足美国联邦通信委员会规范要求的不同宽度高斯脉冲一阶微分和二阶微分型脉冲信号.     

光载超宽带脉冲雷达信号传输性能研究

采用双并行马赫曾德尔调制器产生高斯脉冲一阶微分和二阶微分型超宽带脉冲雷达信号和光载无线电传输技术,通过仿真研究了两种超宽带脉冲雷达信号在标准单模光纤中的传输特性.结果表明,高斯脉冲一阶微分型脉冲随着传输距离的增大而不断展宽,而高斯脉冲二阶微分型脉冲则先压缩后展宽.经100km标准单模光纤传输之后,在传输终端采用色散补偿光纤对传输信号进行不同程度的色散补偿,可获得满足美国联邦通信委员会规范要求的不同宽度高斯脉冲一阶微分和二阶微分型脉冲信号.     

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.     

Observation of dark pulse in a dispersion-managed fiber ring laser

The observation of dark pulse in a dispersion-managed fiber ring laser with net negative cavity group velocity dispersion (GVD) is reported. Both bright and dark pulses can be obtained in our fiber laser. When we appropriately adjust the cavity birefringence to achieve triple-wavelength mode-locked operation in the laser by rotating the polarization controller, the bright pulse could be switched to dark pulse. It is believed that the dark dispersion-managed (DM) pulse generation is caused by the linear and nonlinear intermodulation effects among the three wavelength pulses.     

受激喇曼散射对自相似脉冲产生的影响

研究了在受激喇曼散射与三阶色散共同作用下,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:在同一个传输距离上,当考虑受激喇曼散射与三阶色散的共同影响时,脉冲中心的不对称特性相对好转;产生中心漂移与边缘振荡较只有三阶色散作用时要减弱,啁啾仍然具有很强的线性特性,但是线性范围减小,导致频谱的窄化以及对接下来自相似脉冲的压缩产生了不利影响;而且光纤长度的延长并没有起到展宽啁啾线性范围的效果,反而导致严重的啁啾非线性;因此对脉冲进行压缩后,压缩脉冲质量较不考虑受激喇曼散射时要差.     

直接相位调制产生周期性线性啁啾脉冲特性研究

提出一种利用周期性抛物线调制信号对光脉冲进行相位调制以获得周期性线性啁啾脉冲的方法, 并对其进行了数值模拟与实验研究. 数值模拟结果表明: 增益饱和效应、群速度色散以及同步误差对啁啾脉冲的时间-光谱特性影响较大; 自相位调制对啁啾脉冲的影响较小. 实验获得了0.52 nm带宽的周期性线性啁啾脉冲, 与模拟结果符合较好. 实验结果同时表明装置中存在较大的偏振模色散, 导致幅频效应较大, 后续的研究中需加入对此的考虑. 模拟及实验研究表明: 直接相位调制是一种新型的可方便地获得周期性线性啁啾脉冲的方法, 其在光谱色散平滑中具有潜在应用. 关键词： 直接相位调制 周期性线性啁啾脉冲 幅频效应     

色散介质中啁啾高斯脉冲的时间和光谱特性

对啁啾高斯脉冲光束在色散介质中的时间和光谱特性作了研究.给出了远场光谱蓝移和脉冲展宽的解析式.结果表明：通过选择适当的啁啾参量,啁啾高斯脉冲光束沿轴上传输色散长度时,脉冲可恢复到初始值.随啁啾参量增加,谱线宽度展宽,轴上光谱蓝移增加,在远场蓝移趋于一渐近值.随啁啾参量增加,离轴光谱红移增加.     

高阶色散效应常系数Ginzburg-Landau方程自相似脉冲演化的解析分析

采用自相似分析方法,基于常系数高阶色散的Ginzburg-Landau方程,通过分离变量法得出了高阶色散效应自相似脉冲演化的解析解,给出了自相似脉冲的振幅、相位、啁啾以及脉冲宽度的一般表达式.研究表明,在增益光纤的二阶正常色散区域,同时考虑高阶色散和增益色散双重效应影响下演化的自相似孤子脉冲仍然保持线性啁啾;振幅解析解的三阶色散效应显著.这与数值计算的结果非常一致. 关键词： 三阶色散 Ginzburg-Landau方程 自相似脉冲 二阶正常色散     

Quantum Dot Versus Quantum Well Semiconductor Optical Amplifiers for Subpicosecond Pulse Amplification

The performance of quantum well and quantum dot semiconductor optical amplifiers was theoretically investigated. The effects on subpicosecond pulse propagation due to gain and refractive index dispersion, calculated using a microscopic polarization equation and a reduced wave equation in the linear regime including the background refractive index dispersion, were used in the comparison. In particular, the spectral shift and phase modulation imposed on the pulse were compared. It is shown that quantum dot amplifiers suffer comparable spectral shifts to the quantum well amplifier, strong linear frequency chirp and large pulse broadening. In quantum dot amplifiers with small inhomogeneous broadening, similar pulse break-up is shown as that calculated for the quantum well amplifier. In quantum dot amplifiers with large inhomogeneous broadening, the background refractive index dispersion makes the linear frequency chirp the dominant feature. In the light of our calculations, the advantages and disadvantages of quantum dot and quantum well amplifiers are discussed.     

压缩平稳重调脉冲的色散渐减光纤的设计

文章根据平稳重调脉冲(SRP)在梳状光纤(CPF)结构中的压缩原理,对色散渐减光纤(DDF)的色散特性进行设计,结果发现该色散渐减光纤的色散特性呈线性递减.对于平稳重调脉冲其压缩比与功率比等于光纤始末两端二阶色散系数的比值.当色散渐减光纤的斜率足够小时,无啁啾基阶孤子可以近似为平稳重调脉冲,当色散渐减光纤的色散斜率较大时,无啁啾基阶孤子不能近似为平稳重调脉冲.当基阶孤子带有与光纤色散斜率成正比的线性啁啾时,脉冲的压缩比与功率比更接近于光纤始末两端二阶色散系数的比值.说明带有线性啁啾的基阶孤子比不带啁啾的基阶孤子更接近于平稳重调脉冲. 关键词： 平稳重调脉冲(SRP) 梳状光纤(CPF) 色散渐减光纤(DDF) 色散递减表达式     

高斯脉冲在半导体光放大器中传输的解析表征

采用解析方法,在考虑材料损耗和色散的情况下,详细研究了无啁啾高斯脉冲和啁啾高斯脉冲在半导体光放大器中传输的物理过程,分析了强度增益、脉冲宽度和频率啁啾与线宽增强因子、色散系数、小信号增益特征参数及初始啁啾之间的关系。结果表明:当输入变换极限的高斯脉冲时,色散会引起增益压缩,脉冲展宽和频率啁啾;同样情况下,线宽增强因子越大,脉宽加宽越明显,输出脉冲啁啾越大,且随着线宽增强因子的增大,输出脉冲啁啾极大值向特征参数值较小的一边移动。当输入啁啾高斯脉冲时,初始脉冲啁啾越大,增益压缩越明显,啁啾系数为正时,脉冲单纯展宽,输出啁啾随特征参数的增大而逐渐减小,啁啾系数为负时,初始啁啾与群速度色散导致的啁啾相互竞争,致使脉冲先被压缩后被展宽;脉冲最窄处对应的特征参数随线宽增强因子的增大而先增大后减小,输出啁啾随特征参数的增大而经历振荡后趋于平稳。     

Interaction of a parabolic-shaped pulse pair in a passively mode-locked Yb-doped fiber laser

We numerically investigate the formation and interaction of a parabolic-shaped pulse pair in a passively mode-locked Yb-doped fiber laser. Based on a lumped model, the parabolic-shaped pulse pair is obtained by controlling the intercavity average dispersion and gain saturation energy, Moreover, pulse repulsive and attractive motion are also achieved with different pulse separations. Simulation results show that the phase shift plays an important role in pulse interaction, and the interaction is determined by the inter-cavity average dispersion and gain saturation energy, i.e., the strength of the interaction is proportional to the gain saturation energy, a stronger gain saturation energy will result in a higher interaction intensity. On the contrary, the increase of the inter-cavity dispersion will counterbalance some interaction force. The results also show that the interaction of a parabolic-shaped pulse pair has a larger interaction distance compared to conventional solitons.