类明孤子在光纤中传输特性的变分研究

应用变分法,研究了微扰对类明孤子在光纤巾非线性传输特性的影响,导出了类明孤子脉冲参量演化的动力学方程。它统一了在单模光纤、色散缓变光纤或色散控制光纤中类明孤子脉冲参量演化的动力学方程。在此基础上,计算了色散缓变光纤中的线性高阶色散微扰。结果表明：线性高阶色散对类明孤子脉冲的位置和相位有影响,而对振幅、宽度和啁啾没有影响;光纤色散缓变对类明孤子脉冲的所有参量均有影响。     

高阶色散效应常系数Ginzburg-Landau方程自相似脉冲演化的解析分析

采用自相似分析方法,基于常系数高阶色散的Ginzburg-Landau方程,通过分离变量法得出了高阶色散效应自相似脉冲演化的解析解,给出了自相似脉冲的振幅、相位、啁啾以及脉冲宽度的一般表达式.研究表明,在增益光纤的二阶正常色散区域,同时考虑高阶色散和增益色散双重效应影响下演化的自相似孤子脉冲仍然保持线性啁啾;振幅解析解的三阶色散效应显著.这与数值计算的结果非常一致. 关键词： 三阶色散 Ginzburg-Landau方程 自相似脉冲 二阶正常色散     

色散渐减光纤中超连续谱产生的数值模拟及优化

从脉冲在光纤中传输所遵循的广义非线性薛定谔方程出发,通过数值模拟对色散渐减光纤产生超连续谱(SC)进行了研究.结果表明:色散渐减光纤的色散斜率k、色散参量D0、参量L0和R及脉冲的峰值功率、脉冲宽度对SC谱的产生有着极其重要影响|在色散渐减光纤产生超连续谱的过程中,三、四阶群速度色散甚至更高阶群速度色散对超连续谱的影响完全可以忽略,但高阶非线性效应对SC谱的产生影响很小|计算表明对光纤和脉冲的各参量进行优化选择后,可以获得宽而平坦的超连续谱.     

用变分法研究高阶色散和五阶非线性对高斯脉冲在光纤中传输特性的影响

从修正的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了在高阶色散和五阶非线性共同作用情况下高斯型脉冲参量随传输距离的演化方程组;求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个重要约束关系;并进一步得出了脉宽随传输距离演化的解析解和脉冲中心位置随传输距离的演化规律;描绘了高阶色散和五阶非线性下,脉宽随传输距离演化的图形.结果表明:光纤中的高阶色散和五阶非线性都会影响高斯型脉冲各个参量的演化,但脉宽和振幅间的绝热关系并未改变.高阶色散使高斯型脉冲的脉宽展宽,五阶非线性使高斯型脉冲的脉宽压缩,它们对脉宽或初始啁啾的影响可以在一定程度上抵消,从而有可能使脉冲近似实现保形传输.     

亚皮秒光脉冲在密集色散管理光纤中的传输特性

文章从包含高阶效应的非线性薛定谔方程出发,基于一种二阶和三阶色散都作了完全补偿(零路径平均色散)的光纤级联系统模型,用数值法对亚皮秒(几百飞秒)高斯光脉冲在密集色散管理光纤(放大周期远远大于色散补偿周期,La>>Lc)中的传输特性做了研究.结果表明啁啾化亚皮秒光脉冲在短周期色散补偿光纤中可以实现稳定传输.色散管理的密集化程度越高,即色散补偿周期越短,光脉冲在光纤中传输时的呼吸度越小,前后脉冲间的相互作用也越弱,有利于提高光纤传输系统的性能.此外,由于色散管理孤子的系统功率较小,因此高阶非线性项的影响不大.     

飞秒光纤激光器

我们利用同步泵浦光纤喇曼环形激光器在1.396μm处得到195fs 的光脉冲,并利用时间-色散调谐技术在1.396μm附近实现了47nm 的波长调谐.我们采用1.313μm的 Nd:YLF 锁模脉冲泵浦,其喇曼光处于单模光纤的负色散区,利用孤子效应得到195fs 的光脉冲.实验中我们采用一台 Nd:YLF(Quantronix Model 4216d)激光器作泵浦源,输出波长为1.313μm,主动锁模时输出脉宽约50ps.泵浦光经一枚双色镜反射后耦合进光纤.测试中使用的单模光纤是普通通讯用单模石英光纤.其零色散波长在1.305μm,芯径约为9.5μm.由于喇曼效应的作用,在光纤中产生1.395μm左右的喇曼光.喇曼光从光纤出来后经透镜准直、延迟后穿过双色镜反馈回光纤,其中一部分被反射作为输出.用 PIN 来监测泵浦脉冲与喇曼光脉冲的同步情况,并调节延迟线达到同步泵浦的要求.     

色散缓变光纤中飞秒高阶孤子脉冲的增强压缩

提出了一种利用孤子绝热放大效应与高阶孤子脉冲压缩效应相结合来压缩飞秒高阶孤子的新方法.通过数值模拟方法证明,采用三阶色散为负的色散缓变光纤压缩高阶孤子,可利用喇曼散射效应与负三阶色散的相互作用,消除正三阶色散对光脉冲压缩产生的不利影响,增加压缩比,提高压缩后光脉冲的质量.研究表明,在色散缓变参量一定的情况下,孤子阶数越高,所需最佳光纤长度越短、光脉冲的压缩比越大;对于相同功率的孤子光脉冲,光脉冲的压缩比随着色散缓变参量的增大而增大;无论是孤子脉冲还是高斯脉冲都适合于色散缓变光纤中的高阶孤子脉冲压缩.     

被动谐波锁模掺Yb3+光纤环形激光器

 利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制，从掺Yb³⁺光纤环形激光器中得到稳定高阶谐波锁模光脉冲。理论分析了工作于正色散区的掺Yb³⁺光纤环形激光器的特性。实验中观测到了掺Yb³⁺光纤环形激光器3种不同演化方式产生高阶锁模光脉冲。4阶谐波锁模脉冲（107.2 MHz重复频率）经过1 m长高掺杂Yb³⁺光纤放大器放大后产生了平均功率100 mW，脉宽22.8 ps的脉冲，最后经过光栅压缩得到了平均输出功率20 mW，脉宽307 fs，脉冲中心波长1 051.2 nm，带宽13.76 nm的激光。     

色散渐减光纤中超连续谱产生的数值模拟及优化

从脉冲在光纤中传输所遵循的广义非线性薛定谔方程出发,通过数值模拟对色散渐减光纤产生超连续谱(SC)进行了研究.结果表明:色散渐减光纤的色散斜率k、色散参量D0、参量L0和R及脉冲的峰值功率、脉冲宽度对SC谱的产生有着极其重要影响;在色散渐减光纤产生超连续谱的过程中,三、四阶群速度色散甚至更高阶群速度色散对超连续谱的影响完全可以忽略,但高阶非线性效应对SC谱的产生影响很小;计算表明对光纤和脉冲的各参量进行优化选择后,可以获得宽而平坦的超连续谱.     

高阶色散对光纤放大器中自相似脉冲传输的影响

以非线性薛定谔方程为模型,采用分步傅里叶方法对光纤放大器中自相似脉冲的传输特性进行详细的研究,结果表明:抛物型的自相似脉冲可以在不包含高阶色散的光纤放大器系统中稳定传输;当系统的高阶色散(如:三阶色散)不容忽略时,自相似脉冲在光纤放大器中传输时将在脉冲沿出现抖动现象,导致脉冲的抛物线形状产生畸变.     

Optically controlled phase array antenna [Invited]

To overcome the beam squint in wide instantaneous frequency, we review a number of system-level optical controlled phase array antennas for beam forming. The optical delay network based on a fiber device in terms of topological structure of an N-bit optical switch, fiber grating, high-dispersion fiber, and vector-sum technology is discussed, respectively. Lastly, an integrated circuit is simply summarized.     

Laser phase noise to intensity noise conversion by lowest-order group-velocity dispersion in optical fiber: exact theory

An exact result for the spectral density of intensity variations that occur after propagation of ergodic light in a medium having lowest-order-only group-velocity dispersion is obtained and applied to the problem of semiconductor laser phase noise to intensity noise conversion in a single-mode optical fiber. It is shown that the intensity spectrum after propagation formally approaches, for a large laser linewidth or a long (or high-dispersion) fiber, the intensity spectrum of a thermal source having the same line shape as the laser.     

Optical backpropagation for fiber-optic communications using optical phase conjugation at the receiver

A fiber-optic system design with optical backpropagation that uses an optical phase conjugator, high-dispersion fibers, and highly nonlinear fibers is investigated. The proposed technique outperforms the midpoint optical phase conjugation and digital backpropagation with the same step size.     

Opto-VLSI-based tunable photonic RF filter

In this paper, an Opto-Very-Large-Scale-Integrated (Opto-VLSI) based tunable photonic radio frequency (RF) filter structure is proposed and numerically simulated. The structure comprises a reconfigurable Opto-VLSI processor capable of arbitrarily steering optical beams of different wavelengths, a diffraction grating for wavelength division demultiplexing, and high-dispersion fibres for true-time delaying RF-modulated wavebands. The proposed structure has the ability to generate arbitrary wavebands and weights for realizing any RF filter responses. The proof-of-concept of the tunable photonic RF signal processor is also experimentally demonstrated by tuning its free-spectral range and altering its shape factor through optical beam steering.     

3 GHz, fundamentally mode-locked, femtosecond Yb-fiber laser

We demonstrate a fundamentally mode-locked Yb-fiber laser with 3?GHz repetition rate and ～206 fs pulse duration. The laser incorporates two enabling technologies: a 1?cm heavily Yb-doped phosphate glass fiber as the gain medium and a high-dispersion (-1300 fs²) output coupler to manage cavity dispersion. The oscillator self-starts and generates up to 53?mW average power.     

Design of multilayer high-dispersion mirrors using multi-swarm optimization method

Design of high-dispersion mirrors (HDMs) using a proposed multi-swarm optimization method is reported. We design HDMs for Yb:YAG disk oscillator at 1030 nm and ultrashort pulse Cr:YAG laser at 1550 nm. The results show that the optimum group delay dispersion and reflectance can be obtained with optimal number of layers. The proposed optimization method has a fast convergence rate and powerful global search ability and can be utilized effectively for the design of a variety of optical thin film filters.     

Joint nonlinearity and chromatic dispersion pre-compensation for coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing systems

This paper introduces a joint nonlinearity and chromatic dispersion pre-compensation method for coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing systems. The research results show that this method can reduce the walk-off effect and can therefore equalize the nonlinear impairments effectively. Compared with the only other existing nonlinearity pre-compensation method, the joint nonlinearity and chromatic dispersion pre-compensation method is not only suitable for low-dispersion optical orthogonal frequency-division multiplexing system, but also effective for high-dispersion optical orthogonal frequency-division multiplexing transmission system with higher input power but without optical dispersion compensation. The suggested solution does not increase computation complexity compared with only nonlinearity pre-compensation method. For 40 Gbit/s coherent optical orthogonal frequency-division multiplexing 20×80 km standard single-mode fibre system, the suggested method can improve the nonlinear threshold (for Q > 10 dB) about 2.7, 1.2 and 1.0 dB, and the maximum Q factor about 1.2, 0.4 and 0.3 dB, for 2, 8 and 16 ps/(nm·km) dispersion coefficients.     

光纤激光器及其在传感中的应用

介绍了光纤激光器的基本结构和特点，着重介绍了光纤激光器在相位型、波长型、光强型和偏振态型传感器中的应用，指出了光纤激光器在传感中的发展趋势。     

长、短周期光纤光栅退火实验研究

光纤光栅技术是光纤通信领域继光纤放大器之后的一个里程碑 ,由此产生的全光纤光子线路及其集成将对光纤通信的发展产生巨大的推动作用。获得性能稳定的光纤光栅具有重要的意义。介绍了长、短周期光纤光栅的光学特性及退火特性     

光纤端面的质量与光纤光学性能的关系

光纤的透过性能是光纤传输的重要特性之一。影响光纤透过性能的因素除了纤芯、包层玻璃的质量和几何缺陷以外,还与光纤端面的质量有关。在光纤的加工过程中,光纤端面的平整度、磨料的使用等都会影响端面的质量。讨论了影响光纤透过性能的因素;光纤端面的反射损失对透光性能的影响;增透膜对光纤端面反射的控制;加工后光纤端面的几何形状对透过性能的影响;加工后纤维端面折射率的变化情况;抛光液酸碱性的控制;抛光后光纤端面的处理。通过对光纤端面进行加工过程的控制和对光纤端面进行涂层的处理可改善光纤的透光性能。