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。     

自陡峭和自频移效应对有限背景解的影响

基于自聚焦的非线性薛定谔方程,研究了自陡峭效应和自频移效应对Peregrine怪波(PS)、Akhmediev呼吸子(AB)和Kuznetsov-Ma孤子(KMS)传输特性的影响。数值模拟结果表明:这两种效应使三种有限背景解分裂加快,相邻最大压缩脉冲间的距离减小,脉冲中心发生偏移,且参数越大,分裂得越早,脉冲中心偏移量越大。     

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.     

各向同性光纤中拉曼增益对光脉冲自陡峭的影响

运用数学解析法导出了关于拉曼增益与自陡峭综合效应的光脉冲传输方程,在此基础上引入洛伦兹模型将拉曼增益整合到非线性系数中来研究光脉冲中拉曼增益对自陡峭效应的作用,重点分析了高斯脉冲在各向同性光纤中传播时,拉曼增益对其自陡峭效应具体影响方式,结果表明拉曼增益会减弱自陡峭中后沿偏移程度,减小脉冲展宽,但不会影响其峰值大小.     

各向同性光纤中拉曼增益对光脉冲自陡峭的影响

运用数学解析法导出了关于拉曼增益与自陡峭综合效应的光脉冲传输方程,在此基础上引入洛伦兹模型将拉曼增益整合到非线性系数中来研究光脉冲中拉曼增益对自陡峭效应的作用,重点分析了高斯脉冲在各向同性光纤中传播时,拉曼增益对其自陡峭效应具体影响方式,结果表明拉曼增益会减弱自陡峭中后沿偏移程度,减小脉冲展宽,但不会影响其峰值大小.     

色散条件下各向同性光纤中拉曼增益对光脉冲自陡峭的影响

基于光脉冲所满足的慢变函数,详细推导了包含拉曼增益的高阶非线性薛定谔方程,在考虑色散的条件下,运用分步傅里叶方法对其数值分析,进而模拟仿真了拉曼增益对高斯脉冲在各向同性光纤中传播时自陡峭效应的影响,并与不考虑拉曼增益的自陡峭效应作比较,从而得出拉曼增益在不同条件下对高斯脉冲自陡峭效应的具体影响方式.结果表明,拉曼增益会影响高斯脉冲的展宽、脉冲峰值衰减以及在前后沿的振荡,其影响程度与具体的自陡峭参数、脉冲功率和色散系数的大小有关.     

Hirota方程的怪波解及其传输特性研究

求出了高阶Hirota方程在可积条件下的一种精确呼吸子解,并基于此呼吸子解得到了Hirota方程的一种怪波解.在此怪波解的基础上研究了怪波的激发,发现对平面波进行周期性扰动可以激发怪波,对平面波进行高斯扰动可以更快地激发怪波,还可以直接在常数项上增加高斯扰动激发怪波.作为一个实例,采用分步傅里叶方法数值研究了在考虑自频移和拉曼增益时怪波的传输特性,自频移使怪波中心发生偏移,拉曼增益使得怪波分裂得更快,而且拉曼增益值越大怪波分裂得越快,但是拉曼增益对怪波的峰值强度没有明显影响.最后数值模拟了相邻怪波之间的相互作用特点,随着怪波之间距离的减小,怪波将合二为一,成为一束怪波,之后再分裂,并分析了拉曼增益和自频移对怪波相互作用的影响.     

光子晶体光纤中高阶非线性效应所致啁啾的研究

利用广义非线性薛定谔方程，分别数值计算了光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber, PCF)中的受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering，SRS)所致啁啾、自陡(Self-steepening，SS)所致啁啾及综合各种效应所得的总啁啾.计算结果表明：SRS啁啾的中心漂移而且正、负啁啾不对称；SS啁啾主要集中在脉冲的后沿；各种非线性总啁啾增大.由此得出，SRS引起频谱的红移与不对称，而SS则对频谱的不对称展宽贡献最大，各种非线性总的作用结果将产生不对称的红移的超 关键词： 啁啾 超连续谱 受激拉曼散射 自陡     

高阶效应对怪波传输的影响

求出高阶Hirota方程在可积条件下的一种精确呼吸子解,并在解的基础上得到Hirota方程的一种怪波解。从怪波解的形式和图形中深刻认识到怪波的两个特征——时空局域性和高能量特点,认识到怪波产生的物理机制——平面波和其他波的叠加。利用分布傅立叶方法数值研究了怪波在考虑自频移和拉曼增益时的传输特性,自频移使怪波中心发生偏移,拉曼增益使怪波分裂得更快;数值模拟了怪波之间的相互作用特点——随着怪波之间距离的减小,怪波将合二为一,成为一束怪波,之后再分裂,并分析了拉曼增益和自频移对怪波相互作用的影响。     

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。

     

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。     

啁啾脉冲堆积及其放大特性

 根据啁啾脉冲堆积的原理以及模型介绍了两路脉冲堆积时脉冲的时间与频谱特性,分析了堆积脉冲产生时间与频谱调制,以及交叠区产生非线性频率啁啾的原因。通过非线性薛定谔方程,分析了堆积脉冲的放大特性,介绍了啁啾参量对放大结果的影响以及放大后堆积脉冲的频率啁啾的变化。研究表明,在堆积脉冲的放大过程中自相位调制效应非常明显,严重影响了脉冲的频谱与频率啁啾。     

高功率钕玻璃啁啾脉冲放大系统光谱整形

增益窄化效应限制了啁啾脉冲放大系统输出的最短脉冲宽度,需要对注入放大系统的种子啁啾脉冲进行光谱整形,以保证放大后的啁啾脉冲光具有足够的带宽并满足特定的光谱分布.理论上假定放大后啁啾脉冲的光谱分布为高斯分布或超高斯分布,对"百焦耳级钕玻璃啁啾脉冲放大系统"进行逆运算.研究发现,所需种子啁啾光的能量、带宽以及压缩后脉冲的信噪比都与该分布密切相关.通过光谱整形,使放大后的啁啾脉冲光的光谱分布为二阶超高斯分布.能够获得小于400 fs高信噪比的超短脉冲输出,此时所需种子啁啾脉冲能量仅为33μJ,带宽14 nm,在装置前级注入能力的范围之内.为百焦耳装置光谱整形实验的开展提供了理论指导.     

超短艾里脉冲在单模光纤中相互作用规律的研究

运用分步傅里叶变换法对适用于超短艾里脉冲的高阶耦合非线性薛定谔方程进行了求解,利用Matlab软件对超短艾里脉冲在单模光纤中传输时相互作用的演化过程进行了数值模拟。结果表明,负三阶色散效应可加快波包的渗透速度,超短脉冲可传输更远距离;正三阶色散效应可减慢超短脉冲的传输,当三阶色散系数足够大时脉冲前沿处的振荡转移到后沿处。自陡峭效应通过孤子分裂的形式使超短脉冲产生时域位移,内拉曼效应导致脉冲在波长较长一侧产生拉曼自频移,且超短脉冲的能量由前沿处转移到后沿处。自陡峭效应和内拉曼效应的共同作用导致超短脉冲产生时域位移且脉冲前沿处的能量会转移到后沿处。三阶色散效应、自陡峭效应、内拉曼效应三者同时存在时会显著影响超短艾里脉冲相互作用的自弯曲特性和自加速特性。     

啁啾脉冲堆积及其放大特性

根据啁啾脉冲堆积的原理以及模型介绍了两路脉冲堆积时脉冲的时间与频谱特性,分析了堆积脉冲产生时间与频谱调制,以及交叠区产生非线性频率啁啾的原因。通过非线性薛定谔方程,分析了堆积脉冲的放大特性,介绍了啁啾参量对放大结果的影响以及放大后堆积脉冲的频率啁啾的变化。研究表明,在堆积脉冲的放大过程中自相位调制效应非常明显,严重影响了脉冲的频谱与频率啁啾。     

拉曼增益对高双折射光纤中孤子俘获的影响

从高双折射光纤中含有拉曼效应和自陡峭效应的非线性薛定谔方程出发,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,分析了拉曼增益和自陡峭效应对孤子俘获的影响。结果发现:当群速度失配较小时,拉曼增益增大了孤子俘获的阈值;当群速度失配较大时,拉曼增益破坏了孤子传输。自陡峭在群速度失配较大时才有明显的影响,此时快轴向慢轴发生能量转移,且当输入脉冲振幅N较大时,两脉冲彼此俘获。     

光学参变啁啾脉冲放大相位失配啁啾脉冲频谱整形新方法

相位匹配是实现高效光学参变啁啾脉冲放大(OPCPA)能量转换的关键之一,通过对几种常用非线性晶体的光学参变啁啾脉冲放大过程进行数值模拟研究,结果表明一定程度的相位失配不但能增加光学参变啁啾脉冲放大增益带宽,而且会使啁啾脉冲光谱强度分布中间凹陷。提出利用光学参变啁啾脉冲放大相位失配放大作为啁啾脉冲频谱整形的新方法,通过理论分析和模拟计算,找到了光学参变啁啾脉冲放大相位失配啁啾脉冲频谱整形效果的控制量;并对几种常用非线性晶体在简并、近简并、非简并等条件下的光学参变啁啾脉冲放大相位失配放大特性进行了比较。     

啁啾激光脉冲受激拉曼散射理论和粒子模拟

从入射光波、散射光波和等离子体波的三波耦合方程出发,推导小带宽频率啁啾对拉曼散射的影响.得到频率啁啾对拉曼背向散射有抑制作用,且背向散射不依赖于啁啾符号;正(负)啁啾对拉曼前向散射有微弱的增强(减弱)的作用.最后采用1D3V粒子模拟程序观测了不同啁啾参数下的受激拉曼散射现象,得到与理论分析一致的结果.     

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.     

高阶效应对二阶怪波传输特性的影响

基于标准的非线性薛定谔方程,在增加高阶项的基础上(包括三阶色散、自频移、自陡峭和喇曼增益),采用分步傅里叶变换方法,分别讨论了各高阶效应对二阶怪波的传输特性的影响。结果表明,高阶效应的增加会使二阶怪波在传输过程中分裂得更快,其中三阶色散、自频移和喇曼增益对中心位置的二阶怪波几乎没有影响,但自陡峭效应会使中心位置的二阶怪波的幅度降低且中心发生偏移。