初始啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中超连续谱产生的影响

采用分步傅里叶方法模拟了初始啁啾对光子晶体光纤中超连续谱产生的影响.根据光纤长度，将光子晶体光纤中脉冲的演化分成初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段.通过讨论啁啾脉冲和无初始啁啾脉冲在各阶段演化的区别，发现啁啾只在初始展宽和剧烈展宽阶段对光谱有影响，当β₂C<0时啁啾有利于光谱的展宽，当β₂C>0时则刚好相反，在饱和展宽阶段啁啾不再对光谱产生影响.要想利用啁啾脉冲来获得较宽的光谱，必须选择合适的光纤长度，使输出的脉冲处于剧烈展宽阶段.这为利用啁啾脉冲在光子晶体光 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 分步傅里叶法 啁啾     

色散平坦渐减光纤中非线性啁啾脉冲的传输及超连续谱的产生

基于非线性薛定谔方程,数值研究了色散平坦渐减光纤中非线性啁啾脉冲的传输及超连续谱的产生。研究结果表明,初始啁啾对脉冲传输及超连续谱产生的影响与泵浦条件和光纤参量的选取有很大关系。当色散平坦渐减光纤具有小的归一化二次色散系数时,适当的正啁啾能显著增强超连续谱的带宽,而负啁啾和太大的正啁啾抑制超连续谱的带宽。能增强超连续谱带宽的正啁啾有一个较宽的范围,但随着输入脉冲孤子阶数的降低,该范围将变窄。当色散平坦渐减光纤具有大的归一化二次色散系数同时输入脉冲为低阶孤子时,初始啁啾对超连续谱带宽的增强效果不明显,初始啁啾接近为0时可产生最宽的超连续谱。     

反常色散区高阶色散对啁啾演变的影响

在单模光纤反常色散区，首次推出了带有初始啁啾的高斯脉冲在二阶，三阶速度色散效作用产生的啁啾解析表达式，用数值法模拟了光纤中啁啾演变过程，研究结果表明，二阶，三阶色散导致非线性啁啾，三阶色散只在脉冲沿附产生啁啾极值，从而使脉冲在前后沿产生振荡结构，当具有负初始啁呼的高斯脉冲入射时，在脉冲中心小区域内净啁啾等于零，可形成孤子。     

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。     

光纤的色散

阐述了光纤的色散现象及其表示法，介绍了产生色散的原因以及对光脉冲信号的影响，讨论了啁啾光脉冲在色散光纤中的压缩与展宽，指出了改善色散对光纤通信系统不利影响的方法．     

级联单模光纤中初始啁啾对高阶孤子脉冲压缩的影响

采用两段级联单模光纤对高阶孤子脉冲进行压缩。两段光纤具有不同的反常色散值,当高阶孤子脉冲在第一段光纤中获得最大程度压缩时,通过转换色散值不同的光纤,使压缩脉冲继续以高阶孤子的形式在第二段光纤中再次被压缩。每段光纤的长度都进行了优化,使得脉冲在每段光纤中都获得最大程度的压缩。基于非线性薛定谔方程,数值研究了初始啁啾对高阶孤子脉冲压缩的影响。研究结果表明,初始啁啾对高阶孤子脉冲的压缩有重要影响。与无初始啁啾时的情形相比,正的初始啁啾能增强每段光纤中脉冲的压缩效果,降低压缩脉冲的基座能量,而负初始啁啾的影响则相反。随着初始啁啾参量Cp的增大,脉冲在每段光纤中的压缩因子均增加,而基座能量、最优光纤长度均减小。     

初始啁啾补偿光纤色散效应的适用范围

以啁啾高斯脉冲在单模光纤中的传输为例,分别就线性初始啁啾对光纤二阶和三阶色散的补偿进行了系统的理论分析和数值计算,结果表明：线性初始啁啾对光纤的二阶色散（线性色散）有一定的补偿作用,但不能有效地用于三阶色散的补偿.     

亚皮秒啁啾孤子在凸形色散与线性色散平坦光纤中的传输特性比较

提出采用凸形色散平坦光纤(DFF-CVDP)传输亚皮秒啁啾孤子,利用分步傅里叶方法数值研究了亚皮秒啁啾孤子在DFF-CVDP中的传输特性,并与在线性色散平坦光纤(DFF-LDP)中的传输特性做了比较。结果表明,孤子脉冲在上述两种光纤中传输时,光纤损耗导致了孤子脉冲宽度随传输距离增加稍有展宽,脉冲方均根谱宽随传输距离增加逐渐减小。在DFF-LDP中,脉冲展宽更快,正啁啾对脉冲展宽的影响比负啁啾的影响更大,正啁啾对应的方均根光谱比其他情况下的宽得多。啁啾脉冲时域宽度随传输距离增加出现了衰减振荡,振荡周期和振幅随啁啾参量|C|的增加而增大。光孤子脉冲在两种光纤中传输时域波形保持不变,仍具有孤子特性。在DFF-LDP中,3β使得脉冲光谱红移从而诱导了脉冲时延,负啁啾减弱了3β的作用,正啁啾加强了β3的影响。在DFF-CVDP中传输可以忽略3β的影响。     

色散阶变光纤正常色散区啁啾演变特性之讨论

利用傅里叶变换法得到了色散阶变光纤正常色散区群速度色散导致啁啾的解析表达式;而且,采用数值法模拟了色散阶变光纤正常色散区啁啾演变过程。结果表明:色散阶变光纤中啁啾以色散缓变光纤中啁啾为中心跳跃式变化,但远小于常规光纤中啁啾。选择合适入射脉冲初始啁啾会使净啁啾等于零,从而形成暗孤子。     

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.     

初始啁啾对脉冲频谱演变的影响

本文从理论上分析了色散和非线性对脉冲频谱的影响 ,采用数值方法求解了非线性薛定谔方程的频域解。模拟了初始啁啾对不同形状脉冲频谱的作用。研究结果表明 :初始啁啾对频谱的影响随脉冲形状而变化。对高斯型脉冲 ,正的初始啁啾导致频谱严重展宽 ,负初始啁啾对频谱影响较小。超高斯型脉冲的频谱出现了旁瓣 ,这会引起能量的损失 ;而初始啁啾对其频谱的影响并不大。孤子型脉冲的频谱受初始啁啾的影响较大 ,尤其是高阶孤子。因此 ,为了保证脉冲稳定传输 ,必须消除初始啁啾。     

Passive nonlinear reshaping towards parabolic pulses in the steady-state regime in optical fibers

The passive nonlinear reshaping in normally dispersive optical fibers in the steady-state regime is studied numerically. It is found that normal dispersion and self-phase modulation are able to provide pulse reshaping towards a parabolic pulse profile at the distances exceeding the optical wave breaking length. However, as compared to the similariton formation in active fibers the resulted pulse shape in passive fibers is strongly depended on the initial pulse parameters and nonlinear and dispersive fiber properties as well. The influence of initial pulse shape, initial chirp, third-order dispersion and loss on the parabolic pulse formation is studied consistently, and estimation of practical conditions which are needed for parabolic pulses formation in a passive fiber is provided.     

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。     

Femtosecond soliton generation induced by intrapulse stimulated Raman scattering in optical fibers

ＦｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄｓｏｌｉｔｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｉｎｔｒａｐｕｌｓｅｓｔｉｍｕｌａｔｅｄＲａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｉｎｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓＣＡＯＷｅｎｈｕａ；ＬＩＡＯＣｈａｎｇｊｕｎ；ＧＵＯＱｉ；ＺＨＡＮＧＹｏｕ；...     

Influence of Polarization and Pulse Shape of Femtosecond Initial Laser Pulses on Spectral Broadening in Microstructure Fibers

We theoretically studied the influence of initial parameters of laser pulses, such as polarization, pulse shape and frequency chirp, on the broadening of spectrum during pulse propagation through microstructure fibers (MSFs). We utilized two coupled-mode equations based on the nonlinear Schrödinger equation using an intermediate-broadening model for a Raman response function, and the dispersion coefficients from 2nd to 7th orders for the slow and fast axes, respectively, of highly birefringent MSFs.     

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.     

Effect of initial chirp on near-infrared supercontinuum generation by a nanosecond pulse in a nonlinear fiber amplifier

Theoretical and experimental research on the effect of initial chirp on near-infrared supercontinuum generation by a nanosecond pulse in a nonlinear fiber amplifier is carded out. The complex Ginzburg-Landau equation is used to simulate the propagation of the pulse in the fiber amplifier and the results show that pulses with negative initial chirp produce the widest supercontinuum and pulses with positive initial chirp produce the narrowest supercontinuum when the central wavelength of the pump lies in the normal dispersion region of the gain fiber. A self-made line width narrowing system is utilized to control the initial chirp of the nanosecond pump pulse and a four-stage master oscillator power amplifier configuration is adopted to produce a high power near-infrared suppercontinuum. The experimental results are in good agreement with simulations which can provide some guidance on further optimization of the system in future work.     

基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致失真的复原

理论分析和讨论了基于频域相位共轭技术的交叉相位调制所致信号失真的复原和补偿机理，数值模拟了在交叉相位调制作用下，高斯脉冲在中距相位共轭光纤系统中的传输演化过程.结果表明，频域相位共轭技术能够抑制交叉相位调制对光纤系统中传输信号的损害，复原其所导致的信号失真，并能够同步补偿群速度色散和自相位调制非线性效应所导致的信号失真.合适的初始脉冲时延和初始脉冲啁啾有利于频域相位共轭技术对交叉相位调制所致信号失真的抑制. 关键词： 频域相位共轭 交叉相位调制 色散 自相位调制