高功率超短脉冲激光系统中用AOPDF实现增益窄化补偿的实验研究

超短脉冲激光系统中，足够宽的带宽是获得超短脉冲的先决条件.高增益放大器，特别是再 生放大器的增益窄化效应严重制约着输出激光脉冲的时间特性.将可编程声光色散滤波器(AO PDF)应用到高功率激光系统中，能有效地克服增益窄化效应.实验表明，再生放大器的光谱 宽度由未应用前的27?nm增加到了44?nm，压缩脉冲的宽度减小了一半，从而也使峰值功率 提高了一倍. 关键词： 超短脉冲 增益窄化 光谱整形 可编程声光色散滤波器     

可编程声光色散滤波器在10 Hz飞秒再生放大系统中的应用

报道了在10 Hz飞秒再生放大超快激光系统中,运用可编程声光色散滤波器(AOPDF)对注入再生放大的种子光进行频谱整形和色散预补偿,使钛宝石激光系统输出光脉冲谱线半峰全宽由原来的38 nm展宽到66 nm,压缩后输出脉冲宽度从35 fs减小到20 fs。实验结果表明,利用可编程声光色散滤波器能够同时独立进行光谱整形和大范围内色散补偿的特性,可以有效抑制啁啾脉冲放大过程中存在的谱线增益窄化效应,补偿钛宝石激光系统中存在的残留色散。这为进一步研制小于20 fs,10 TW量级钛宝石激光系统奠定了基础。     

色散补偿技术中超短光脉冲传输特性的研究

本文用变分法对色散补偿技术中超短脉冲的传输特性进行了理论和数值分析.首先给出了描述超短脉冲传输特性的耦合微分方程组,然后对其进行数值求解.计算中考虑了光纤非线性系数的差异,首次引入平均非线性系数参量.分析表明,要想达到最佳的传输性能,不同的色散补偿方案,对超短脉冲的入纤能量将有不同的要求.最后给出超短脉冲最佳的入纤能量与其脉宽、色散参量比、光纤长度,以及平均色散参量间的关系图.     

高速相干光通信系统中残留色散均衡器研究

在高速相干光通信系统中,完全使用电子色散补偿时会引入均衡增强相位噪声.本文提出在已有10Gbit/s光纤通信链路上使用电子色散补偿来补偿残留色散的混合色散补偿方案,实现了特定通道100Gbit/s以上高速数据传输.使用虚拟光学仪器软件仿真了在112Gbit/s相干光通信系统中,分别采用有限脉冲响应均衡器和重叠频域均衡器对现有光纤信道进行残留色散补偿后的系统性能.仿真结果表明:相同的抽头长度下,有限脉冲响应均衡器相比重叠频域均衡器有更好的残留色散补偿能力,并且有限脉冲响应均衡器均衡性能更稳定而且计算复杂度更低.因而,有限脉冲响应均衡器相较于重叠频域均衡器更适于混合色散补偿.     

优化二元相位取样光纤布喇格光栅及对色散和色散斜率补偿的应用

利用粒子群算法对二元相位取样光栅的周期相位调制进行优化设计，在此基础上提出了基于二元相位取样光纤布喇格光栅的色散和色散斜率补偿技术.通过光栅周期啁啾可以调整每个信道的带宽，色散量由子光栅长度决定，调整取样函数的啁啾系数可以改变色散斜率，因此可以设计出用于波分复用系统的多信道色散补偿器件.     

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     

滤波器对偏振模色散的补偿

根据耦合非线性薛定谔方程 ,本文研究了偏振模色散如何影响各种码型的频谱 ,分析了滑频滤波器和固定滤波器对偏振模色散的补偿作用。研究结果表明 :偏振模色散对不同码型的频谱影响是不一样的 ,对色散管理孤子的频谱影响最大 ,产生新的频率分量也最多 ,而且每个新频率分量都较强 ,比入射频谱展宽许多 ;滑频滤波器和固定滤波器对偏振模色散都具有补偿作用 ,使最大可传输距离成倍增加 ,两种滤波器对偏振模色散的补偿作用相差较小 ;但是对色散管理孤子系统中的偏振模色散补偿效果最佳。     

色散控制光孤子系统性能分析

研究色散控制光孤子系统中的放大器的自发辐射噪声与交叉相位调制对孤子传输特性的影响，采用变分法分析了色散控制孤子的均方频移、定时抖动和误码特性，从降低自发辐射噪声和交叉相位调制扰动引起的均方频移出发，确定了补偿段的特性参量，给出了三种传输控制方案，分析了各方案中色散控制孤子的传输特性，其结果对色散控制孤子系统的设计具有参考价值。     

基于高阶色散管理和相位共轭技术的色散补偿

相位共轭技术能够同时且高效地补偿二阶色散及非线性效应，且该技术同信号比特率、调制方式无关，是最有前景的色散补偿技术之一。理论分析了在高阶色散作用下，超短高斯脉冲信号在中距相位共轭通信系统中的传输演化特性，数值模拟了在二阶、三阶和四阶色散作用下，飞秒高斯脉冲信号在基于中距相位共轭技术的光纤色散管理链中的动态传输过程。结果表明，相位共轭技术和高阶色散管理相结合，不仅可以补偿和复原包括奇数阶和偶数阶色散在内的全部色散和非线性所引入的信号失真和畸变，而且能够减弱时分复用系统中脉冲之间的相互作用，使得信号在传输一个周期后恢复波形，从而提高了相位共轭系统对失真信号的补偿性能。     

飞秒脉冲激光器中色散补偿膜的设计

阐述了用光学薄膜进行色散补偿的基本原理, 介绍了设计的基本过程. 根据Ti∶Sapphire飞秒激光器中腔内色散补偿的要求, 设定了色散补偿目标, 通过计算机优化, 得到了一种40层的Ta2O5/SiO2介质膜系. 该膜系能在720~870 nm范围获得大于99.5%的反射率, 在510~550 nm获得大于90%的透射率, 在740~850 nm提供较平滑的－40 fs2的群延迟色散. 这样的结果经过7次反射后, 可以补偿5-mm Ti∶sapphire晶体产生的绝大部分群延迟色散.     

Performance analysis of dispersion compensating optical FIR filters designed using a quasi-analytic synthesis approach

In this paper we investigate the performance of a quasi-analytic synthesis approach for dispersion compensating optical finite impulse response filters. It is shown by eye opening penalty and optical signal to noise ratio penalty calculations that with this method the filters dispersion can be adjusted reliably and with low effort to compensate for a specific amount of residual chromatic dispersion in optical transmission systems. The maximum attainable dispersion is then only limited by the filter order and the free spectral range rather then by optimization problems within the filter design.     

A hybrid high-gain double-pass erbium-doped fiber amplifier with dispersion compensation feedback loop

A new double-pass erbium-doped fiber amplifier (DP-EDFA) using chirped fiber Bragg grating (CFBG) is reported here showing a gain of 53.4 dB and noise figure (NF) of 5.36 dB. The proposed amplifier at the same time provides dispersion compensation through the use of CFBG.     

Dynamic control of a phase-shifted FBG through acousto-optic modulation

When an acoustic wave excites a phase-shifted fiber Bragg grating (PSFBG) several properties of the transmission/reflection spectrum, such as transmission notch depth and spectral bandwidth are influenced. In this work, a study on the effect of acoustic waves in PSFBGs is presented. The results are supported by theoretical simulation and experimental work. The technique can be used for different applications, such as in a fast tunable optical notch filter.     

Cross-phase modulation in long-haul systems with chirped fiber Bragg gratings-based dispersion compensators

The cross-phase modulation (XPM) effect in fiber links with dispersion compensated by chirped fiber Bragg gratings (CFBGs) is analyzed here for the first time. A continuous-wave (CW) signal, referred to as a probe, is used to investigate the impact of XPM on communication systems. The result shows that the XPM in systems using CFBGs as dispersion compensators is greatly suppressed, compared with that of systems using dispersion compensated fiber (DCF). The difference of the dispersion management between the system using DCF and that using CFBGs is demonstrated, too.     

基于平衡光学互相关方法的超短脉冲激光相干合成技术

相干合成技术是超快光学领域的重要研究方向之一.当单路脉冲激光的连续谱超过一个倍频程时,精确控制其光谱相位(色散管理)是获得亚周期超短脉冲激光的关键.由于常见的脉冲压缩系统存在光谱带宽限制,因此多通道相干合成技术受到了广泛的关注.本文将充气空心光纤展宽后的超倍频程连续光谱分波段独立压缩,并利用平衡光学互相关方法锁定子脉冲之间的相位延迟,获得了4.1 fs的合成脉冲.实验结果表明相干合成技术在高能量亚周期超快光场调控中存在优势.     

Generation and detection of shear acoustic waves in metal submicrometric films with ultrashort laser pulses

We present experimental and calculational results demonstrating the thermoelastic generation of shear acoustic waves using femtosecond laser pulses in submicrometric isotropic aluminum films. We show that the generation of the shear waves is correlated to the reduction of the width of the optoacoustic source on the surface. The presence of shear waves is related to acoustic diffraction and acoustic mode conversion at the thin film interfaces.     

铌酸锂晶体中飞秒激光脉冲线性电光效应及其色散补偿

针对铌酸锂晶体中飞秒激光脉冲线性电光效应, 研究了光学相位共轭 对群速度色散 以及一阶和二阶折射率色散的补偿方案. 结果发现, 在任意初始输入脉宽条件下, 这些色散基本上都能得到补偿, 输出脉冲波形基本上和输入脉冲相同. 在此方案中, 若同时在色散补偿铌酸锂晶体上对输出脉冲进行电光相位调制, 则在一定外加电场作用下, 输出脉冲的脉宽将进一步被压缩, 初始输入脉宽越小, 压缩程度越大.     

铌酸锂晶体中飞秒激光脉冲线性电光效应及其色散补偿

针对铌酸锂晶体中飞秒激光脉冲线性电光效应, 研究了光学相位共轭 对群速度色散 以及一阶和二阶折射率色散的补偿方案. 结果发现, 在任意初始输入脉宽条件下, 这些色散基本上都能得到补偿, 输出脉冲波形基本上和输入脉冲相同. 在此方案中, 若同时在色散补偿铌酸锂晶体上对输出脉冲进行电光相位调制, 则在一定外加电场作用下, 输出脉冲的脉宽将进一步被压缩, 初始输入脉宽越小, 压缩程度越大.     

Hydrogen detection with surface acoustic transverse waves

Summary A new hydrogen sensor is here presented, based on the use of horizontally polarized surface transverse waves (STW). The use of these waves for application to chemical sensors seems attractive because of the possibility of controlling their penetration depth into the substrate and thus increasing the sensitivity of the device. Preliminary experiments, performed on a ST-cut quartz substrate, have shown how the response of the device strongly increases with the STW energy trapping in the sensitive Pd film.     

利用CARS方法研究超短脉冲激光的脉冲宽度

在理论上提出了利用两光束CARS/CSRS方法测量超短脉冲激光的三阶相关函数。实验上在几种样品中测量了CARS/CSRS的时间特性,得到了泵浦光脉冲,SCDL输出光脉冲以及受激喇曼散射光脉冲的宽度。