拉曼增益对孤子传输特性的影响

利用考虑拉曼增益效应的非线性薛定谔方程, 在忽略光纤损耗的情况下, 采用基于MATLAB的分步傅里叶数值算法, 得出线性算符和非线性算符具体的表达式, 分步作用于光孤子脉冲传输方程, 仿真模拟了光孤子在光纤中传输时的演变. 与不考虑拉曼增益的光孤子在光纤中传输相对比, 探析了拉曼增益对孤子传输特性的影响.拉曼增益会破坏孤子的传输周期, 导致孤子在光纤中传输时快速衰减, 并且影响程度和输入孤子的脉冲峰值功率大小有关, 拉曼增益对基态孤子和高阶孤子的影响也不相同. 关键词： 拉曼增益 孤子 对称分步傅里叶法 非线性薛定谔方程     

高斯光脉冲在非线性增益介质中的孤子特性

本文从理论上分析了高斯光脉冲在非线性增益介质中的传播特性,从而解释高斯光脉冲的压缩及展宽和形成光孤子的机理。用计算机模拟了不同参数的高斯光脉冲在非线性增益介质中的传播过程,并获得了脉宽沿传播方向变化的定量关系。结果表明,以不同能量向增益介质中注入高斯脉冲,有可能产生各阶光孤子,但由于增益的存在,光孤子的传输距离受到限制。     

拉曼增益对双折射光纤中孤子传输特性的影响

本文采用考虑拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶方法求解并仿真模拟了光孤子脉冲在不同性质的双折射光纤中传输时的演化过程.结果表明,拉曼增益可以有效抑制非线性耦合导致的孤子漂移,同时会导致光孤子脉冲峰值在传输时不断增大,产生拉曼放大效应.拉曼增益也可以有效抑制双折射光纤中传输的相邻光孤子之间的相互作用.     

正色散激光器中的增益导引孤子

采用非线性薛定谔方程模拟了全正色散介质激光器中实现脉冲锁模输出的动态过程,理论表明,不同于工作于净色散为负的孤子锁模激光器以及腔内具有色散延迟线净色散为正的色散管理孤子和自相似脉冲锁模激光器,在纯正色散介质构成的锁模激光器中,增益饱和和增益窄化对形成稳定的锁模脉冲起重要的作用,在两者的作用下脉冲形成增益导引孤子.采用不同的锁模方式在纯正色散光纤锁模激光器中得到了稳定的增益导引孤子锁模,实验结果与理论模拟一致. 关键词： 锁模 正色散 增益导引孤子     

高功率超短脉冲在增益介质中的传输特性

在考虑了增益介质的群速度色散、克尔非线性效应、增益饱和和增益谱后,推导出了光脉冲在介质中的传输方程.采用分步傅里叶变换法数值模拟了高功率线性啁啾脉冲在增益介质中的传输状态,并着重讨论了增益色散对光脉冲形状和功率谱的影响.计算结果表明:当高功率超高斯光脉冲在增益介质中传输放大时,脉冲形状变得尖锐,峰值向脉冲前沿移动;功率谱峰值向低频方向移动,并且在功率谱边缘形成非对称振荡结构;当介质的增益色散增大时,光脉冲光谱宽度变窄,峰值功率减小,因此对于宽光谱脉冲,增益色散将会导致损耗.     

光孤子在色散缓变光纤中传输时的等价增益

从准非线性Ｓｃｈｒ?ｄｉｎｇｅｒ（ＮＬＳ）方程出发，导出了色散缓变光纤中光孤子脉冲传输所满足的与常规光纤中含增益效应等价的ＮＬＳ方程，给出了该方程的微扰解析解和光孤子脉冲宽度演化表达式。对于阶跃型单模光纤，得到了光纤几何参数与增益系数之间的一般函数关系。最后采用数值模拟方法模拟了不同色散缓变光纤中光孤子脉冲传输特性，指出色散缓变光纤不仅能补偿光纤损耗对孤子脉冲的展宽效应，而且能压缩光孤子脉冲，因而预计它可能有较广泛的应用前景。 关键词：     

均匀展宽增益介质中超光速饱和现象的研究

根据饱和增益理论分析可知,不同抽运光功率对应着介质不同的吸收和增益状态. 在吸收介质中,相干布居振荡效应导致光脉冲经历饱和吸收,光脉冲传输延迟;在增益介质中, 相干布居振荡效应导致光脉冲经历增益饱和,光脉冲传输超前. 本文由铒离子的亚稳态速率方程出发,建立了掺铒光纤中超光速传输的理论模型, 同时得到时间超前的数值解析表达式;讨论了低频率段超光速的饱和现象, 即超光速在低频段并不随着抽运光功率的增强而加强,而在高频率段随抽运光功率的增加而加强.     

色散缓变光纤中增益系数的取值对皮秒脉冲孤子效应压缩的影响

从描述皮秒光脉冲在色散缓变光纤(FSDD)中所满足的非线性Schro¨dinger方程(NLS)出发,数值模拟了高阶皮秒脉冲在增益系数取值不同的色散缓变光纤中的孤子效应压缩,研究分析了增益系数所产生的影响。计算结果表明,对于孤子阶数确定的光脉冲,增益系数有一最佳取值范围,对应于孤子效应压缩的参量———脉冲压缩比有最佳值。讨论了初始啁啾的影响。     

拉曼增益和自陡峭效应对艾里脉冲传输特性的影响

利用包含拉曼增益和自陡峭效应的非线性薛定谔方程, 忽略光纤损耗的情况下, 模拟和分析了艾里脉冲在单模光纤中的传输特性. 发现艾里脉冲在光纤中传输时由于受到拉曼增益和自陡峭效应的影响, 在一定条件下会转变为孤子, 并且, 转变后形成的孤子传播方向发生了偏移. 在时域方面, 艾里脉冲的小峰个数迅速减少, 变成含有一个主峰和次峰能量可以忽略的峰值结构, 此时, 可以把这个峰值结构近似为孤子的结构. 同时发现, 不管截止系数a和艾里函数振幅b 取什么值, 拉曼增益和自陡峭效应都会减小艾里脉冲的时移. 研究了艾里脉冲的加速度特性, 发现一定的传输距离下, 艾里脉冲的横向加速度在初始时并不是一个稳定的值, 但随着传输距离的增大, 加速度慢慢趋于稳定.     

拉曼增益对三类有限背景解传输特性的影响

基于含有拉曼增益效应的自聚焦非线性薛定谔方程,数值研究了拉曼增益分别对Peregrine怪波(PS)、Akhmediev呼吸子(AB)和Kuznetsov-Ma孤子(KMS)传输特性的影响。结果表明:拉曼增益效应会使怪波、AB和KMS在时间方向上发生分裂,且拉曼增益系数越大,分裂速度越快;拉曼增益效应还会使三种孤子解传输距离方向上的峰值功率增大,相邻两最大压缩脉冲之间的距离缩短,且拉曼增益系数越大,最大峰值功率越大,相邻距离越小。     

拉曼散射与自陡峭效应对皮秒孤子传输特性的影响

通过求解包含拉曼增益和自陡峭效应的高阶非线性薛定谔方程, 运用MATLAB模拟了拉曼增益和自陡峭效应共同作用对孤子脉冲在各向同性光纤中传输特性的影响, 结果表明, 自陡峭效应会导致孤子产生时域位移, 而且会使高阶孤子产生孤子分裂现象. 与此同时, 拉曼增益改变了孤子的传输特性, 抑制了自陡峭效应, 从而导致脉冲宽度增大、脉冲偏移程度减弱、高阶孤子分裂成基阶孤子所需的传输距离增大.     

拉曼增益对高双折射光纤中暗孤子俘获的影响

从高双折射光纤中含有拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程出发, 利用拉格朗日方法, 推导出了暗孤子俘获的阈值, 并利用快速分步傅里叶变换, 模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化, 对比了两种方法得到的阈值, 探究了暗孤子俘获受拉曼增益的影响. 研究发现解析解所得阈值比数值解偏小, 且群速度失配越小时, 二者符合得越好; 并且拉曼增益减小了暗孤子的俘获阈值, 当平行拉曼增益增大时, 俘获阈值减小加快.     

双折射光纤中偏振相关的集总放大研究

研究了偏振相关的集总放大方案对非线性脉冲传输特性的影响.提出利用非线性增益的偏振相关集总放大方案去抑制脉冲偏振成分的分裂—融合碰撞行为和由随机双折射引起的线性色散波.数值计算结果表明:采用具有非线性增益的偏振相关集总放大方案,经过第一个放大器后脉冲的差分群时延变小,这说明了周期性的脉冲分裂—融合碰撞行为得到了有效的抑制.并且,随后的放大器因不同偏振相关的增益将促使脉冲偏振成分要么以呼吸振荡行为出现,要么以时域完全捕获行为出现.     

中红外可调谐大能量飞秒脉冲激光产生

可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生,以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明,通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益,孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性,脉冲宽度为45 fs,且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此,利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。     

Stochastic perturbation in quasi—ideal dispersion—managed soliton system

The model of stochastic perturbation is built up systematically in quasi-ideal dispersion-managed soliton system,its influence on soliton propagation is investigated by both the variational approach and the numerical simulation,and it is found that the stochastic perturbation leads to disintegration of soliton and enhances the interaction between solitons.The nonlinear gain and filter are introduced to suppress effectively the influence on both soliton propagation and interaction.     

增益噪声对光孤子通信系统码率距离积的限制

在采用周期性能量补偿的全光孤子通讯系统中,比特率距离积受到孤子脉冲到达时间的Gordon-Haus效应的限制。本文讨论有损光纤中微扰对孤子群速度偏移的影响,分析集中式和分布式能量补偿方式下,增益噪声引起的孤子到达时间抖动,并由此得出系统的极限比特率距离积的大小。分析结果表明:在实际系统中,分布式能量补偿方式下系统极限比特率距离积一般要比集中式能量补偿方式下的高出一倍以上。 关键词：