五阶非线性效应下三阶孤子对演化的数值研究

对五阶非线性效应下三阶孤子间的相互作用进行了数值研究,结果表明：正五阶非线性作用将会导致三阶孤子对波形进一步恶化。在负五阶非线性作用下,原来的三阶孤子很快发生裂变,三阶孤子对同相位时, 裂变后峰值小的两孤脉冲位于内侧,两个三阶孤子表现出先吸引、碰撞,然后聚合成一个孤脉冲。三阶孤子对反相位时,裂变后峰值强度小的孤脉冲位于外侧,并且一直保持排斥状态,每个三阶孤子裂变数目随负五阶非线性参数绝对值的增大而增多。适当选取负五阶非线性参数值,可以有效地抑制三阶孤子间的相互作用。     

高阶色散与非线性对高斯脉冲传输特性的影响与讨论

根据孤子脉冲在光纤中传输所遵从的非线性薛定谔方程,对照相关文献和实验给出的数据,对影响孤子脉冲传输的高阶色散和非线性因素进行了综合分析并得到了一些有意义的结论:在啁啾、三阶色散和五阶非线性同时存在的情况下,它们对脉冲的传输特性都会产生很大的影响,这些因素之间存在着相互影响和制约关系。数值模拟表明,当啁啾、三阶色散和五阶非线性选取某一准临界值时,它们对脉冲存在着增益效应和整形作用。本文所得的结论对光孤子通信的实践过程具有一定的参考意义。     

五阶非线性对光纤中高斯型脉冲传输特性的影响

从含修正项的非线性薛定谔方程出发,采用变分法,导出了五阶非线性情况下光纤中高斯型脉冲参数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解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,讨论了五阶非线性对光纤中高斯型脉冲传输特性的影响.并且描绘了五阶非线性系数和啁啾对脉宽的影响、啁啾与初始啁啾对脉宽的影响、脉宽随传输距离以及五阶非线性系数、脉宽随传输距离以及初始啁啾四种情况下的三维图形.     

啁啾指数脉冲的非线性传输研究

数值研究了初始线性啁啾指数光脉冲在单模光纤反常色散区的非线性传输特性,并将这种特性与双曲正割脉冲的相关特性作了比较.脉冲振幅A=1时,负啁啾对脉冲时域宽度展宽的影响比正啁啾大;指数脉冲受啁啾影响比双曲正割脉冲更敏感.A＞1.2时,脉宽在演化过程中呈周期性衰减振荡,振荡周期和振幅随啁啾|C|(|C|≤2)的增大而增大,最后能演化成光孤子.脉冲演化成光孤子所需的最小振幅A比啁啾双曲正割脉冲的大.     

五阶非线性效应下飞秒光孤子间相互作用的数值研究

以包含五阶非线性效应的高阶非线性薛定谔方程为模型，数值研究了饱和非线性光纤中飞秒孤子间的相互作用。结果表明，五阶非线性效应影响下，飞秒孤子间的相互作用与皮秒孤子情况大不相同，其相互作用更为严重，这对光孤子通信系统是非常有害的。数值计算结果发现，同时采用不等振幅和不等位相法，选取合适的振幅比和相对相位可以对飞秒孤子间的相互作用进行有效的抑制。     

五阶非线性下不同形状脉冲对的交叉相位调制

为了探讨光纤中五阶非线性下不同形状光脉冲对的交叉相位调制特性,从包含五阶非线性效应的扩展耦合非线性薛定谔方程组出发,导出了不同形状光脉冲对的非线性相移和频率啁啾公式。计算并比较了它们的相移、啁啾和功率频谱。结果表明,较强的负五阶非线性对相移、啁啾和频谱曲线中心附近的形状有较大的影响,而正五阶(较弱的负五阶)非线性则只使相移和啁啾量增大(减小),使频谱变宽(变窄)、谱峰变多(变少)。孤子对和高斯对的谱形相似,随五阶非线性系数的不同,能量最强的谱峰可能在中央附近也可能在最边缘处。各阶超高斯对的谱形也相似,但能量大部分集中在中央峰处。研究对光脉冲压缩、光开关器件和光纤通信系统性能的提高等有一定的意义。     

五阶非线性光纤中二阶孤子对的演化特性

从包含五阶非线性项的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶算法,数值模拟了五阶非线性作用下二阶孤子对的波形演化。结果表明,正、负五阶非线性对二阶孤子对的作用大不相同。负五阶非线性作用使二阶孤子对传输图形得到一定程度的改善,而正五阶非线性作用则使二阶孤子对传输图形恶化。适当选取负五阶非线性参数值,可以消除二阶孤子对间的衍生孤子,有效的抑制孤子间的相互作用。     

三五阶非线性光纤中光脉冲的啁啾和频谱

为了探讨光纤的五阶非线性对光脉冲传输的影响,利用同时考虑三阶和五阶非线性效应的非线性薛定谔方程,在忽略光纤色散的情况下,解析并计算研究了超高斯光脉冲的非线性相移、频率啁啾。数值模拟了光脉冲传输的功率频谱。结果表明,与只有三阶非线性折射率的情形相比,正五阶非线性折射率的存在使光脉冲在光纤中传输的非线性相移和最大频率啁啾增大,使无啁啾光脉冲的频谱宽度变宽,谱峰数目增多,高斯脉冲初始啁啾对频谱的影响与三阶非线性折射率的情形类似;负五阶非线性折射率则使光脉冲传输的非线性相移和频率啁啾呈现新的特点,并使无啁啾光脉冲的频谱宽度变窄,谱峰数目减少。     

初始啁啾对孤子传输特性影响的数值研究

从描述色散位移光纤中光孤子传输的修正非线性薛定锷方程出发,利用对称分步 Fourier方法,对光孤子在初始啁啾影响下的传输演化特性进行了数值研究。结果表明,初始啁啾存在时,孤子间相互作用比无啁啾时更加严重,影响了通信系统的质量和容量。仿真结果还表明,不等振幅输入法在一定程度上能对初始啁啾影响下孤子间的相互作用进行有效地抑制。     

高阶色散和非线性效应下三阶孤子对传输的研究

高阶色散及高阶非线性效应是制约光孤子稳定传输的重要因素。基于光孤子传输的非线性薛定谔方程,综合考虑三阶色散和五阶非线性的影响,采用分步傅里叶算法,数值研究了三阶孤子对间的相互作用。结果表明：三阶色散导致三阶孤子对无规则地裂变,裂变后的光脉冲形状发生畸变,脉冲中心位置出现偏移;考虑负五阶非线性作用后,在一定程度上抑制了孤子裂变,但是光脉冲在传播过程中伴有能量转移。而正五阶非线性作用使三阶孤子对传输图形进一步恶化。适当地选取负五阶非线性参数值,可以完全消除三阶孤子对的裂变和相互作用,改善了脉冲中心位置的线性偏移。     

负五阶非线性下高阶孤子分裂的数值模拟

从光纤中包含五阶非线性的扩展非线性薛定谔方程组出发,采用分步傅立叶算法,以五到八阶孤子为例,数值模拟了负五阶非线性对高阶孤子波形演化的影响。研究表明,负五阶非线性下高阶孤子的演化不再有周期性,而是分裂成一对较强的主脉冲和一定数量的弱脉冲,且相对于中心对称的主脉冲对和弱脉冲对都可能因相互排斥而随距离的增加相互远离,分裂成的脉冲数目及相互远离的速度将随负五阶非线性参数及孤子本身的阶数而不同。对于阶数相对低的五、六阶孤子,在较弱的负五阶非线性时,靠近中心的弱脉冲对将出现周期性的排斥和吸引现象。相比较而言,阶数高的七、八阶孤子分裂出的脉冲数一般更多,脉冲对因相互排斥而互相远离的速度也更快。     

五阶非线性光纤中光扰动所致超短脉冲串的产生

从光纤中包含五阶非线性效应的扩展非线性薛定谔方程出发,采用分步傅里叶算法,数值模拟了连续光波的幅度受到正弦光扰动的调制后在光纤中演化分裂成超短脉冲串的过程,探讨了五阶非线性效应和正弦调制周期对脉冲串形成和演化特点以及相应频谱的影响.结果表明,与三阶非线性相比,正五阶非线性使形成超短脉冲串的最佳光纤长度缩短,形成的单个脉冲宽度更窄、峰值功率更高,负五阶非线性则相反.正弦调制周期将影响脉冲串的重复率和最佳光纤距离.随传输距离的增加,单个脉冲可能分裂成两个甚至三个分脉冲,在主脉冲之间还可能出现一定数量的峰值功率弱的次脉冲.就频谱特性而言,正(负)五阶非线性可增多(减小)光波频率成分、加宽(窄化)频谱;视主脉冲有无分裂以及次脉冲的存在与否,频谱的形状也会不同.     

光纤中双脉冲传输的频率啁啾及脉冲压缩

对双脉冲在光纤中传输时所满足的非线性耦舍方程进行了理论分析和数值计算,求得了脉冲演化时啁啾参量的一般表达式。结果表明,利用交叉相位调制效应压缩光脉冲时,无论泵浦脉冲还是信号脉冲,其线性源啁啾都对光脉冲的压缩产生重要影响。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的信号脉冲易于获得更短的压缩光脉冲。     

五阶非线性效应下源啁啾飞秒孤子间相互作用

对五阶非线性效应下源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了数值研究.结果表明,五阶非线性效应影响下,源啁啾参数值较小时,两孤子经过一段传输距离后发生碰撞,然后一直处于排斥状态;随着源啁啾参数值增大,两孤子传输时碰撞次数增多;当源啁啾参数值增大到一定值以后,两孤子产生裂变,且源啁啾参数值越大孤子间裂变越严重.最后,采用不等振幅法对五阶非线性效应影响下源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了有效的抑制.     

Generation of bound states of three ultrashort pulses with a passively mode-locked high-power Yb-doped double-clad fiber laser

We report the generation of high-power ultrashort bound states of three pulses in an ytterbium-doped double-clad fiber laser. The laser is mode-locked through nonlinear polarization rotation technique in a unidirectional cavity configuration. A pair of diffraction grating is incorporated in the cavity to compensate for the normal dispersion of the fiber. The laser generates chirped bound states of three pulses with either equal or different time separations, with more than 500-pJ energy per pulse. These pulses are subsequently compressed to 100 fs with a compression factor of more than 40.     

System-Performance Analysis of Optimized Gain-Switched Pulse Source Employed in 40- and 80-Gb/s OTDM Systems

The development of ultrashort optical pulse sources, exhibiting excellent temporal and spectral profiles, will play a crucial role in the performance of future optical time division multiplexed (OTDM) systems. In this paper, we demonstrate the difference in performance in 40- and 80-Gb/s OTDM systems between optical pulse sources based on a gain-switched laser whose pulses are compressed by a nonlinearly and linearly chirped fiber Bragg grating. The results achieved show that nonlinear chirp in the wings of the pulse leads to temporal pedestals formed on either side of the pulse when using the linearly chirped grating, whereas with the nonlinearly chirped grating, pedestals are essentially eliminated. In an OTDM system, these pedestals cause coherent interaction between neighboring channels, resulting in intensity fluctuations that lead to a power penalty of 1.5 dB (40 Gb/s) and 3.5 dB (80 Gb/s) in comparison to the case where the nonlinearly chirped grating is used. Simulations carried out with the aid of Virtual Photonics Inc. verify the results achieved.