线性啁啾光脉冲在具有纵向增益光纤中的自相似传播研究

非线性薛定谔方程是光脉冲在光纤中传播时所遵循的基本方程.本文利用分步傅里叶方法从数值结算的角度研究了具有线性啁啾的光脉冲在具有横向增益光纤中的自相似传播特性.研究表明:当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号相同时,由于在传播过程中自相位调制和群速度色散分别起主要作用,不论何种形式的光脉冲在传输过程中均会受到压缩,但随着传播距离的增加压缩的光脉冲会展宽;埃尔米特高斯输入和正弦输入在传播过程中的光强分布是对称的,拉盖尔高斯输入在传播过程中会发生能量交换而表现出明显的偏转;当群速度色散系数和光脉冲的啁啾系数符号不相同时,在传播过程中群速度色散始终起主要作用,脉冲一直展宽.这些研究结论可能为未来光纤压缩器、光纤放大器以及新型THz调制波源的制备提供新的理论基础和方法.     

增益饱和在啁啾脉冲放大中的影响

研究了增益饱和在啁啾脉冲放大中的影响，发现由于增益饱和在存在，压缩后脉冲的信噪比会下降，而且展宽器附加的色散也会降低输出的信噪比，这种降低对应着一定的光谱畸变。通过对展宽／压缩器作用的分析，提示了啁啾脉冲放大中光谱与光强的内在联系，提出利用非共振放大来修正光谱畸变提高放大压缩后的信噪比。     

啁啾脉冲光源用于光码分多址系统的研究

脉冲光源是光码分多址的关键技术之一,光源的性能直接决定了系统的性能.深入研究了光脉冲的啁啾对时域相位光码分多址编解码器性能的影响,分析了啁啾脉冲光源用于光码分多址系统的可行性.基于增益开关分布反馈式脉冲激光器和等效相移光纤光栅编解码器进行了2.5 Gb/s数据速率的60 km光码分多址系统传输实验.得到了误码率低于10-9的实验结果.理论和实验研究结果表明,啁啾脉冲光源可用于光码分多址系统,这对于降低系统的成本,增强光码分多址技术的可实现性有重要意义.     

基于啁啾光纤光栅的温度自补偿位移传感器

基于双三角结构的悬臂梁,提出了一种使用啁啾光纤光栅测定位移的方法.悬臂梁受到应力时引起刚性粘接在悬臂梁上的啁啾光栅反射谱带宽压缩,通过测量反射谱带宽进行位移的测量.该结构克服了位移测量时温度的交叉敏感问题,温度变化引起反射谱整体移动但不会改变带宽.测试结果表明该传感器具有较高精度、良好的线性和可重复性等优点.     

高功率脉冲在大模场掺Yb3+光纤中的自相似传输放大特性

分析了高功率脉冲在增益光纤中传输放大时非线性薛定谔方程的自相似解,得出注入光的脉宽和能量满足一定关系时,优化增益光纤的长度,才能满足种子光脉冲在增益光纤中的自相似传输放大.揭示了高功率种子光脉冲在光纤中自相似演化的特征参量.此外,模拟了注入能量为400 pJ,脉宽为200 fs,波形分别为正割、高斯以及3阶超高斯的种子光脉冲在纤芯为30μm的大模场增益光纤中的传输放大特性.结果表明3种波形的种子光脉冲的时间波形与光谱均演化为抛物形,时间波形与光谱均发生展宽,但光谱两侧均发生抖动.自相似传输放大后,脉冲为线性啁啾,易于压缩,对实现全光纤高功率超短脉冲产生系统具有重要意义.     

色散渐减光纤对增益光纤生成的自相似脉冲的优化研究

脉冲在增益光纤中进行自相似演化时,随着能量的放大,增益光纤中的增益饱和能量与增益带宽对脉冲造成的畸变也愈发明显,影响了增益光纤生成的自相似脉冲质量,限制了大能量、高质量的自相似脉冲的获取。本文利用色散渐减光纤（DDF）进一步优化脉冲在增益光纤中的自相似演化进程,在确保获得大能量的同时提高自相似脉冲的质量。论文不仅在理论上解释了DDF对增益光纤生成自相似脉冲进行优化的可行性,而且搭建了相应模型进行仿真验证,并分析了不同类型的DDF对优化效果的影响。结果表明,DDF成功对增益光纤中的自相似脉冲进行优化,其自相似评价因子从0.051 7降低到0.028 6。同时,在对不同色散曲线的DDF的分析中,得出双曲型DDF对自相似脉冲优化后能够产生最佳的压缩脉冲,最终获得峰值功率为1 1034 W、半高全宽为129 fs的低旁瓣超短脉冲。该研究对获取具有大能量、高质量的自相似脉冲具有一定指导意义。     

光纤布拉格光栅自致啁啾效应的研究

根据耦合模理论,采用传输矩阵法分析了相位掩模法制作的光纤布拉格光栅的反射谱特性.设计了一种新的写制光纤光栅的光路,利用高斯激光光束写制出具有短波自致啁啾效应的切趾光栅(栅长0.015 m).对具有短波自致啁啾效应的光纤光栅进行了物理切割(剩余光栅的长度分别取0.007 m和0.0055 m),得到了一种新型的具有长波自致啁啾效应的光纤光栅.原本的自致啁啾光栅反射谱中旁瓣分布在短波长方向,而得到的新型自致啁啾光栅的反射谱中长波长方向的旁瓣更为明显.基于对光纤布拉格光栅自致啁啾效应的分析,提出一种新型类高斯切趾函数,以此函数对自致啁啾效应进行数值模拟,得到了与实验结果相一致的光谱图.     

啁啾光脉冲在正色散介质中的量子传输

用一种新提出的通用非线性光脉冲传输的量子理论，我们研究了具有啁啾的光脉冲在正色散克尔介质中传输时的压缩比变化情况，数值结果表明，正色散克尔介质中，光脉冲还是压缩态，但压缩和负色散克尔介质比起来弱一点，初始的负啁啾有利于压缩。     

一种新型的利用重构等效啁啾超结构光纤光栅消啁啾技术研究

提出了一种利用重构等效啁啾超结构光纤光栅对啁啾光脉冲进行频域消啁啾和时域脉宽压缩的方法.由于重构等效啁啾技术可实现任意物理可实现滤波特性的光纤光栅,因此所提出的新型消啁啾方法可以针对任意啁啾模型的脉冲.仿真结果表明,对于脉宽为20 ps,啁啾系数为-5,啁啾模型为线性、高斯型、洛仑兹型的啁啾高斯脉冲,其被消啁啾后时间带宽积分别由初始的225,265,250下降到0458,0708,0731,脉宽压缩效果明显.针对商业软件给出的增益开关分布反馈半导体激光器输出光脉冲的模型,实际制作相应的重构等效 关键词： 重构等效啁啾 光纤光栅 啁啾 增益开关分布反馈半导体激光器     

啁啾脉冲在正常色散光纤中频域特性实验研究

对负啁啾脉冲在正常色散光纤中的频域特性进行了实验研究,并对实验结果进行了数值分析,实验和数值分析结果基本一致．     

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.     

线性啁啾长周期光纤光栅用作EDFA增益平坦滤波器的理论研究

提出用具有特定折射率调制包络的线性啁啾长周期光纤光栅作为掺铒光纤放大器(EDFA)的增益平坦滤波器.采用龙格库塔迭代法数值求解该类型光栅耦合模方程,就特定的掺铒光纤放大器增益谱,用Nelder-Mead优化算法对光栅结构参量(光栅长度、周期、线性啁啾系数、折射率调制包络的形状等)进行优化,设计出能在C波段35 nm带宽范围内对掺铒光纤放大器进行平坦化(增益起伏在±0.5 dB之内)的平坦滤波器.     

三五阶非线性下啁啾超高斯脉冲的啁啾和频谱

利用三五阶非线性效应下的扩展非线性薛定谔方程,在忽略光纤色散的情况下,计算模拟了以二阶情形为例的啁啾超高斯光脉冲的啁啾和频谱。结果表明,脉冲无预啁啾时,正五阶非线性增大啁啾量,负五阶非线性在减小啁啾量的同时还改变啁啾曲线的形状。当预啁啾与五阶非线性系数同(异)号时,总啁啾增加(减小)。随着超高斯脉冲阶次的增大,总啁啾量增大,脉冲中心附近无啁啾的范围变宽,整个有啁啾的范围变小,总啁啾中预啁啾所占比重增大。脉冲无预啁啾时,正负五阶非线性分别可以增大和减小频谱展宽。预啁啾若增强非线性所致啁啾,则可能使频谱峰值结构加强,谱峰数目增多。当超高斯光脉冲的阶次或最大非线性相移增大时,在某些宽大的频谱峰上还可能出现许多精细谱峰。     

Intermediate Self-similar Solutions of the Nonlinear Schrodinger Equation with an Arbitrary Longitudinal Gain Profile

We study pulse propagation in a normal-dispersion optical fibre amplifier with an arbitrary longitudinal gain profile by self-similarity techniques. We show the functional form of the development of low-amplitude wings on the parabolic pulse, which are associated with the evolution of an arbitrary input pulse to the asymptotic parabolic pulse solution. It is found that for the increasing gain the amplifier output corresponding to the input Gaussian pulse converges to the asymptotic parabolic pulse solution more quickly than the output obtained with the input hyperbolic secant pulse, whereas for the decreasing gain the input pulse profiles have nearly no effect on the speed of convergence to the parabolic pulse solution. These theoretical results are confirmed by numerical simulations.     

保偏光纤熔锥区的传输特性分析

建立了保偏光纤熔锥区截面的有限元模型,基于热-结构-电磁多物理场耦合有限元方法,分析了保偏光纤熔锥区的传输特性.给出了热应力导致的保偏光纤应力双折射及折射率变化曲线;分析了随着拉伸长度的增加,传输模式的转换以及传播常量的变化;分析了随着芯径的减小,应力区对电磁场分布的影响.     

Intermediate Self-similar Solutions of the Nonlinear Schrödinger Equation with an Arbitrary Longitudinal Gain Profile

We study pulse propagation in a normal-dispersion optical fibre amplifier with an arbitrary longitudinal gain profile by self-similarity techniques. We show the functional form of the development of low-amplitude wings on the parabolic pulse, which are associated with the evolution of an arbitrary input pulse to the asymptotic parabolic pulse solution. It is found that for the increasing gain the amplifier output corresponding to the input Gaussian pulse converges to the asymptotic parabolic pulse solution more quickly than the output obtained with the input hyperbolic secant pulse, whereas for the decreasing gain the input pulse profiles have nearly no effect on the speed of convergence to the parabolic pulse solution. These theoretical results are confirmed by numerical simulations.     

Ultrabroad bandwidth solitons in fiber amplifier

The amplification of an ultrabroad bandwidth pulse in an Erbium-doped fiber amplifier in the case where the spectral bandwidth of pulse is comparable to the gain bandwidth of the amplifier is investigated. Based on the numerical simulation of a modified nonlinear Schrödinger equation, it is shown that the amplifier limits the efficiency of amplification. However, the limitation can be minimized by choosing the corresponding optimal fiber length for different gain bandwidths. In addition, the effect of gain bandwidth on the amplification of a soliton with initial chirp depends on the sign of the chirp.     

脉冲形状对脉冲经光纤放大器传输后功率增益的影响

基于描述脉冲放大过程的时间相关非线性辐射迁移方程,对不同形状脉冲经掺镱光纤放大器传输后的功率特性进行了分析,该方程同时考虑了光与介质的相互作用.数值结果表明,在相同的脉冲能量下,不同形状脉冲经放大器放大后的功率增益随入射脉冲形状不同而不同,并且功率增益的差异在脉冲前沿比较大.这使得放大器输出脉冲峰值向前沿的偏移量以及峰值功率的放大倍数都与脉冲形状有关.尤其是当入射脉冲的能量较大时,不同形状脉冲的峰值功率的放大倍数明显不同,以超高斯脉冲为最大,高斯脉冲、双曲正割脉冲次之,洛伦兹脉冲最小.     

Third-Order Dispersion in Linearly Chirped Bragg Gratings and Its Compensation

When fiber optics' quadratic dispersion is compensated, the cubic dispersion determines the transmission quality in an optical link. Although the third-order dispersion coefficient is small in standard fiber optics at the third window, it is not in the linearly chirped grating used to the second-order dispersion equalization. The influence of the grating parameters on its third-order dispersion value is systematically studied and an efficient and low-cost device is proposed thatis numerically proven to cancel the global third-order dispersion that arises from the optical link.