几种因素对色散管理孤子传输的影响

通过数值仿真研究了光脉冲的初始参数波动和脉冲对的间距等因素对小色散管理强度的孤子传输演变的影响.研究发现色散管理孤子对相对于初始状态总是走离,而且走离的程度与该孤子对的间隔有关;色散管理孤子的演进对光脉冲的初始脉宽波动比对其他初始参数敏感,所以设计此类系统时应首先确定初始脉宽.     

利用色散缓变管理孤子消除孤子分裂与变形的方法

提出了色散缓变管理孤子概念，研究了孤子在该系统中的传输特性。结果表明，色散缓变光纤使孤子脉宽变短效应能有效地抵消孤子脉冲的展宽，只要恰当选择色散强度值，就能获得脉宽、峰值功率和波形都很稳定的孤子传输。     

亮孤子在升余弦变迹光纤布拉格光栅中传输特性的数值分析

在耦合模理论的基础上,运用有限差分法数值模拟了布拉格孤子在升余弦变迹光纤光栅中的传输以及孤子之间的相互作用.模拟结果表明,合适选择输入功率和初始脉宽等初始条件,可以实现升余弦变迹光纤光栅中孤子的稳定传输.输入两个孤子时,发现两个孤子之间的相互作用对它们的相对相位和相对振幅参数敏感.初始间隔较近的孤子对,随着它们之间的相对相位差和相对振幅参数的不同而发生相互吸引、相互排斥、交换能量等现象.     

基于交叉相位调制的孤子脉冲压缩效应研究

在负色散区 ,基本孤子在光纤中传输时其波形与脉宽保持不变。提出一种在负色散区利用交叉相位调制效应压缩基本孤子脉冲的新方法。采用分步傅里叶方法对非线性耦合方程进行了数值计算与模拟。研究了不同抽运功率、不同抽运脉冲啁啾参数以及不同脉宽对基本孤子脉冲压缩的影响。发现基本孤子脉冲不仅能够被压缩 ,而且光纤存在最佳压缩长度。在抽运功率一定的条件下 ,选取负啁啾的抽运脉冲 ,可获得更高压缩比的压缩光脉冲。另外 ,不同的脉冲宽度对孤子脉冲的压缩产生较大的影响 ,一般情况下 ,选用较窄的抽运脉冲易于产生较短的压缩光脉冲     

超短光脉冲在双芯光子晶体光纤中的非线性传输和孤子开关现象的产生

采用分步的傅立叶方法数值求解了一维的耦合非线性薛定鄂方程,模拟了超短光脉冲在双芯光子晶体光纤中的非线性传输和孤子开关现象的产生.分析了泵浦脉冲的脉宽、入射峰值功率对孤子开关现象的影响.研究表明:当泵浦激光的入射峰值功率低于孤子开关的阈值功率时,能量转换效率很高;当泵浦激光的入射峰值功率超过孤子开关的阈值功率时,孤子发生了明显的分裂现象,产生了多个频率成分,孤子开关现象逐渐消失.此外,也研究了双脉冲在双芯光子晶体光纤中的非线性传输特性,研究表明:入射峰值功率和脉冲延迟对孤子的分裂和能量转移有重用影响.     

五阶非线性作用下光纤中类明孤子的演化特性

根据含五阶非线性微扰修正项的非线性薛定谔方程,采用变分法,导出了光纤中类明孤子各参数随传输距离演化的方程组,研究了脉宽与距离、啁啾与脉宽之间的关系,并对描述相位和频率的方程组用龙格-库塔算法进行了数值求解.结果表明:五阶非线性使类明孤子的脉宽压缩,可在一定程度上抵消初始啁啾和三阶色散对脉宽的展宽作用;五阶非线性对类明孤子的相位和频率演化特性的影响不明显,因而适度的五阶非线性(γ在0.0001到0.1之间)有利于类明孤子的稳定传输.     

在线放大器为PSA的动态孤子通信系统传输性能受光纤色散参量影响的研究

通过计算机系统仿真研究光纤色散参量对以相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的动态孤子系统传输性能的影响。研究结果表明,PSA增益的相敏特性使孤子脉冲主瓣幅度因光纤色散而下降,脉宽展宽,出现旁瓣。光纤色散值越大,经长距离传输后,孤子脉冲主瓣的下降幅度和脉宽展宽程度越显著;且旁瓣脉宽越宽。     

用光纤消除光脉冲啁啾与光孤子传输的直接观察

本文采用正常色散光纤对增益开关型（ＧＳ）的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿，获得接近变换极限的类孤子脉冲，并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。     

有光纤消除光脉冲啁啾与光孤子传输的直接观察

本文采用正常色散光纤对对准开关型（ＧＳ）的光孤子源所带的红移啁啾进行补偿，获得接近变换极限的类孤子脉冲，并成功地观测到随功率增加输出脉宽下降的非线性孤子效应。     

三阶色散情况下光纤中类明孤子演化特性的研究

本文从含修正的非线性薛定谔方程出发，采用变分法，导出了三阶色散情况下光纤中类明孤子参数随传输距离的演化方程组；在此基础上，求出了振幅与脉宽、频率与啁啾及中心位置、脉宽与啁啾之间的三个约束关系和脉宽演化的解析解；讨论了三阶色散对类明孤子演化特性的影响。     

宽带KrF激光抽运SF6受激布里渊散射的脉宽稳定性

从理论和实验上对利用宽带KrF激光抽运SF6产生的受激布里渊散射(SBS)的脉宽稳定性进行了研究。获得了受激布里渊散射脉宽稳定性随抽运功率密度稳定性、抽运脉宽稳定性及介质气压变化的规律。发现受激布里渊散射脉宽的稳定性与抽运激光的稳定性直接相关,抽运激光的稳定性越好,获得的受激布里渊散射脉宽相对稳定性也越好。抽运光脉宽和能量的不稳定都会造成所产生的受激布里渊散射脉宽不稳定。在较低抽运功率密度情况下抽运光脉宽和能量的波动对受激布里渊散射脉宽稳定性的影响都不可忽略,但在较高抽运功率密度情况下受激布里渊散射脉宽稳定性主要受抽运光脉宽波动的影响。对结果进行了分析和讨论,获得脉宽稳定性较好的受激布里渊散射输出的条件是,使用脉宽稳定性较好的抽运光和在保证没有其他非线性效应产生的情况下,尽可能提高抽运光的功率密度和介质气压。     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。     

利用半导体可饱和吸收镜实现的全光纤被动锁模激光器

设计了包含半导体可饱和吸收镜(SESAM)、单包层高掺Yb增益光纤和光纤布拉格光栅(FBG)的全光纤激光器,实现了皮秒级,中心波长约为1064 nm,3 dB线宽约为0.4 nm,重复频率约为17.3 MHz的稳定的连续(CW)被动锁模脉冲输出。观察并分析了输出激光随抽运功率升高和降低的变化过程,升高过程中连续锁模启动时抽运功率阈值为50 mW,降低过程中能够实现稳定锁模的最小抽运功率为37 mW。随着抽运功率的加大,首先出现调Q现象。然后出现连续锁模,并伴有很小幅度的调Q现象。继续加大功率,脉冲会出现分裂;抽运功率越大,单脉冲分裂成的多脉冲越多,多脉冲调制越强。在较少脉冲演变为较多脉冲的过程中,会出现调制的不稳定性。当抽运功率足够大时.会出现多脉冲个数及峰值的不稳定现象。半导体可饱和吸收镜被动锁模会使输出激光谱线加宽,随着抽运功率的加大和锁模的加强,输出激光谱线逐渐加宽。随着脉冲分裂个数增多,单个脉冲脉宽变窄。在多脉冲调制阶段,外界微扰会对系统产生一定影响。     

光纤拉曼放大器中级联的前向受激布里渊散射

研究了前向抽运和背向抽运方式下S波段分布式光纤拉曼放大器(FRA)中级联的受激布里渊散射(SBS)现象。用窄光谱带宽(<100MHz)的可调谐LD作为信号源,通过S波段分布式FRA,当被放大的信号功率超过单模光纤SBS的阈值时,出现了前向SBS。随着FRA抽运功率的提高,在斯托克斯区,出现了级联的SBS线,信号的功率转换为SBS功率,在实验中观测到偶数阶的SBS谱线功率大于奇数阶的Brillouin Rayleigh散射线。当进一步增加FRA的抽运功率,其增益下,噪声变大,SBS的串扰破坏了FRA特性,使其无法在密集波分复用(DWDM)光纤传输系统中使用,因此需要严格地控制入纤的信号功率和FRA抽运功率。在实验中还观测到在FRA中被放大的信号光和SBS线两侧的伴线。     

脉冲光布里渊散射信号的拉曼放大研究

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。     

单频脉冲光纤放大器中的SBS效应实验研究

为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响,搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变,继续提高功率,畸变处出现峰值功率极高的尖峰,分析认为,光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论,构造包含二阶Stokes波的耦合方程组,进行了模拟仿真。结果表明,该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。     

高斯脉冲串在光纤中运行时的热折射噪声分析

当高斯脉冲串在光纤中运行时,脉冲功率耗散使光纤温度上升,引起光纤折射率变化,结果产生热折射噪声.在利用光孤子存储环探测引力红移时,热折射噪声会影响光孤子的运行时间,这种影响可以由研究高斯脉冲串给出.在光纤一维热传导方程的基础上,计算出了光纤温度涨落的上限,并确定了脉冲串总运行时间的上限跟脉冲串比特率的关系.通过该关系,人们可以根据运行时间的变化和测量装置灵敏度的要求来选择合适的脉冲串的比特率,从而对设计使用光孤子存储环之类的脉冲串的装置提供帮助,为光孤子存储环探测引力红移提供参考依据.     

窄脉冲光泵浦双池受激布里渊散射系统研究

对于窄脉冲激光泵浦双池受激布里渊散射(SBS)系统,其泵浦脉冲宽度和前沿形状以及振放双池系统的参数,都将影响到SBS的脉冲强度与转换效率.实验中采用了两个具有不同前沿的窄脉冲先后相继泵浦双池SBS系统.通过改变SBS放大池和聚焦透镜的焦距,观察到所产生的两个SBS脉冲具有不贩转换效率.利用振荡池产生的SBS调制种子光在放大池中的行波放大对此结果作了分析,由此提供了一种设计双池SBS系统参数的方法.     

单频大功率光纤放大器中抑制受激布里渊散射的理论分析

对单频大功率光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)抑制问题进行了分析和模拟。建立了双包层光纤放大器的含有受激布里渊散射效应的传输方程组,并考虑了温度差对受激布里渊增益系数的影响。通过数值求解方程组研究了前向、后向和双向抽运方式下,抽运功率、对流系数、光纤长度和斯托克斯频率偏移对受激布里渊散射增益的影响。在抽运功率、对流系数和光纤长度均相同的条件下,后向抽运方式的受激布里渊增益最小;对流系数或光纤长度的减少会降低受激布里渊增益。计算了总抽运功率为1kW,三段抽运方式下的受激布里渊增益,其结果远远大于增益阈值。因此,设计单频大功率光纤放大器宜采用后向抽运方式,尽量减小光纤外表面空气的对流速度以增加温度差,同时应该尽量缩短光纤长度。     

Transient transverse stimulated Brillouin scattering with abroad-band pump

The threshold for stimulated Brillouin scattering (SBS), which can damage optical components and be an energy loss mechanism in high-power pulsed laser systems, can be increased by using a broadband laser or by segmenting the aperture in order to limit the interaction length. A theoretical model of transient broadband SBS is developed. The authors start by considering the case of transient SBS with a monochromatic pump and find the effective interaction length for a pump pulse of a given duration. Using this interaction length, they derive expressions for the threshold intensity and for the window size required to avoid SBS with a pulse of given power and duration. They compute the steady-state gain and threshold intensity as a function of bandwidth for a multimode laser with large mode spacing