基于自相位调制原理的光纤非线性系数测量

光纤的非线性效应对于光纤通信具有重要意义.准确测量光纤的非线性系数是有效利用或抑制各种非线性效应的基础.介绍了利用自相位调制测量非线性系数的原理并探讨了对实验装置的具体要求;给出了色散位移光纤(DSF)和普通单模光纤(SMF)的实测结果;结果表明,无论使用输出光谱左侧还是右侧的主瓣和旁瓣光强比值I0/I1均可计算出准确数值;最后讨论了偏振和色散对测量结果的影响.     

高功率光纤激光器中自相位调制的实验研究

利用主振荡功率放大(MOPA)结构高功率皮秒脉冲全光纤激光器,对高功率皮秒脉冲放大器中自相位调制(SPM)效应进行了实验研究。激光器种子源是自行搭建的半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模光纤激光器。为了抑制非线性效应,使用一个自制重频倍增器把种子脉冲的重频增加到328 MHz 后再放大。放大器部分采用三级放大结构,最终获得了中心波长为1 066.5 nm,3 dB 光谱线宽约为2.5 nm,平均功率为91W 的稳定皮秒脉冲激光输出。实验对光脉冲在放大的过程中自相位调制引起的光谱变化进行了研究。对激光器输出光谱的分析表明,随着功率的增大,高功率光纤激光器中自相位调制效应受到入射脉冲的初始啁啾和脉冲形状的影响程度也随着变大,与此同时还受到自陡峭效应的影响。     

高阶效应对微结构光纤中超连续谱产生的影响

采用分布傅立叶方法求解了广义非线性薛定谔方程（GNSE）,数值模拟了飞秒激光脉冲在微结构光纤中的非线性传输和超连续谱的产生,详细分析了脉冲拉曼散射、自陡峭效应以及三阶色散对超连续光谱产生的影响。分析结果表明：超短脉冲在微结构光纤中传输时出现孤子自频移现象,同时也发现脉冲内拉曼散射和自相位调制的联合作用导致高阶孤子分裂,光谱得到极大展宽,在时域中出现两个滞后的拉曼孤子,三阶色散和自陡效应对光谱的形状影响较小,起着与脉冲内拉曼散射相反的作用,自陡效应比三阶色散效应对光脉冲的影响大一些。     

利用高非线性微结构光纤实现波长变换的研究

利用自相位调制(SPM)效应和窄带滤波器在高非线性微结构光纤(MF)中实现了全光波长变换,获得了对10 Gb/s脉冲信号超过±4 nm的波长变换带宽。作为非线性介质的25 m长MF的非线性系数γ=36 km-1.W-1,约是传统色散位移光纤非线性系数的20倍。高非线性MF在波长1 550 nm处色散值约为+150 ps/nm-km。     

基于光子晶体光纤的全光开关实验研究

在10Gb／s光传输系统中进行了以光子晶体光纤（PCF）为非线性介质的全光开关实验研究。实验中高强度光脉冲经过非线性系数为普通常规光纤36倍的25m长光子晶体光纤后，观察到了由于自相位调制效应（SPM）而导致的光谱展宽现象。实验进一步研究了基于这一效应的全光开关特性，并得到了很好的开关特性曲线。同时还发现这种全光开关具有全光波形整形和波长变换的功能，在实验中变换脉冲中心波长偏离入射脉冲波长4nm。实验结果表明，这种具有高非线性系数的光产品体光纤非常有利于器件的小型化和集成化。     

基于中空光子带隙光纤的飞秒激光脉冲压缩

利用中空光子带隙光纤(HC-PBGF)对光子晶体光纤飞秒激光器输出的激光脉冲进行腔外再压缩.激光器输出的脉冲中心波长为1040 nm,脉冲宽度为475 fs,平均功率为400 mw,单脉冲能量为8 nJ.通过白光干涉法测量可中空光子带隙光纤的色散参数为-48 ps2/km,并利用截断实验得到了所用光纤的最优化长度,压缩后获得的最短脉冲宽度为108 fs,接近变换极限,传输效率为89%.由于该光纤纤芯的非线性系数较低,脉冲在其中传输无非线性效应,压缩后输出光谱保持不变.     

利用微结构光纤进行全光再生的实验研究

利用自相位调制(SPM)效应和窄带滤波器,在高非线性微结构光纤(MF)中实现了全光2R再生,获得了无波长变换的再生信号。实验中,再生前的信号由经过一段普通单模光纤(SMF)和衰减器的10Gb/s脉冲信号获得,两段MF的非线性系数均为36W-1·km-1。通过两级2R再生后,获得了与初波长相同的再生信号,再生效果良好。实验结果表明,高非线性MF在全光再生方面有很大的应用潜力。     

光源的稳定性对拍信号在非线性光子晶体光纤中演化的影响

人们通常利用拍频光信号的传输光谱演化来测量光纤的非线性系数.通过数值模拟分析了光源输出光功率和中心频率的扰动以及光源谱线宽度对该测量方法的影响,并进行了实验验证.使用紧凑的超格子算法分析了一种光子晶体光纤(PCF)的传输特性.考虑自相位调制(SPM)、损耗和群速度色散,采用分步傅里叶方法分析了拍频光信号沿光子晶体光纤的传输过程,得到了信号频谱演化的数值仿真结果.结果表明光源输出功率的扰动基本不会影响非线性系数的测量结果,但输出波长的扰动和光源的谱宽对非线性系数的测量有一定影响.因此需要选择适当的参数条件才可得到较为精确的实验结果.     

基于微结构光纤中交叉相位调制效应的波长变换

利用光波在一段80 m长的微结构光纤(MSF)中的交叉相位调制效应实现了对10 GHz时钟信号的全光波长变换,变换带宽超过30 nm。该实验所使用的微结构光纤非线性系数约为11 W-1.km-1,其在1530~1570 nm波长范围内具有小的正常色散和平坦的色散曲线。实验结果表明,利用这种微结构光纤可以实现结构紧凑的宽带波长变换器。     

在微结构光纤中实现四进制向二进制的全光转换

提出并实验了一种基于高非线性色散平坦微结构光纤的四进制光信号向二进制光信号的全光转换方案。由于自相位调制(SPM)效应,不同峰值功率的ps光脉冲经过微结构光纤传输后可获得不同展宽程度的输出频谱。基于以上原理,通过滤波可将1路10Gb/s的四进制信号转化成3路不同波长的10Gb/s二进制信号,再将3路信号进行适当的时延和衰减,最后耦合成为1路20Gb/s的二进制信号,实验获得的转换信号消光比达到3.2dB。     

Analysis of Gain Competition Suppression in Multiwavelength Actively Mode-Locked Erbium-Doped Fiber Lasers Incorporating a Highly Nonlinear Fiber

A numerical model for multiwavelength actively mode-locked erbium-doped fiber lasers (AML-EDFL) is presented. Using the model, the influences of four-wave mixing (FWM) and phase modulation effects (i.e., self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM)) can be studied, respectively. We use it to investigate AML-EDFLs incorporating a highly nonlinear fiber (HNLF) and explore the mechanisms for gain competition suppression (GCS). The net dispersion of the cavity is found critical for GCS. In the small dispersion regime, FWM dominates GCS, but SPM and XPM deteriorate the output pulses. In the large anomalous dispersion regime, SPM and XPM, however, enhance GCS and produce high-quality pulses. Degree of GCS is also quantitatively evaluated. The simulation results are at last confirmed by experiments.     

自相位调制的频谱展宽研究

光纤中的自相位调制(SPM)会导致光脉冲的频谱展宽.文章作者通过调整光纤参数和光脉冲参数,利用OptisyStem软件成功地模拟出了SPM效应,并详细分析了光纤长度、峰值功率、脉冲形状和初始啁啾等参数对SPM谱的影响,观察到了负的初始啁啾使光纤输出端的脉冲频谱窄化的现象.     

飞秒激光在大空气比微结构光纤中增强的非线性光谱展宽

报道了微结构光纤(MF)包层结构对超连续光谱产生影响的实验研究。在中心波长为820nm，脉冲宽度为35fs的激光脉冲作用下，在纤芯都为2μm，空气比分别为60％和80％的微结构光纤中获得不同的光谱展宽。由于空气比的增大，使得微结构光纤的有效模面积变得更小，其中传播的光场更能被局域在光纤纤芯中，非线性效应更加强烈，因此在空气比更大的微结构光纤中获得了更宽的超连续光谱。实验中分别在两种光纤中获得了近700nm(520～1200nm)和近1000nm(从350～1320nm)的超连续光谱，大空气比的微结构光纤中获得的非线性光谱展宽增强了1．25倍。对实验结果作了对比分析，并给出了相应的物理解释。     

调Q及连续掺Yb光纤激光器中的自锁模研究

在用半导体激光器抽运的单包层掺Yb调Q光纤激光器中观察到了清晰稳定的自锁模脉冲序列。脉冲包络形状为调Q脉冲。每个锁模脉冲的幅值由其在调Q脉冲中的相应位置决定。经过分析，认为自相位调制是调Q光纤激光器中产生锁模的主要原因。自相位调制的存在使得光脉冲的频谱被展宽，当这种展宽和腔的模式间隔相差不多时，腔内的模式便能相互作用，直到它们之间产生一个固定的相位关系。也即形成锁模。在此基础上。去掉声光晶体，并用两个光栅作为腔镜，实现了全光纤法布里-珀罗(F-P)腔锁模光纤激光器。改变腔结构，分别采用光栅和光纤反射圈作为前后腔镜，同样观察到了锁模脉冲。经过观察发现，锁模脉冲的产生和掺Yb光纤的浓度、长度、抽运功率的大小有着密切的关系。这为锁模脉冲的产生提供了一种新的方法。     

有源光纤环脉冲复制器工作特性分析

为了研究向全光等效时间采样系统提供被采样一致脉冲序列的技术,讨论了使用有源光纤环脉冲复制器进行脉冲复制的方法。分析了利用环内注入直流光实现对复制器非线性增益与放大自发辐射噪声所导致误差的抑制。通过实验得到了复制器误差随环内注入直流光的变化趋势、复制器复制稳定性和误差分布的测量结果。结果表明,利用有源光纤环脉冲复制器可以有效地产生被采样等效时间周期脉冲序列。     

Supercontinuum Generation in Normal-dispersion Photonic Crystal Fiber Using Picosecond Pulse

Studied is the Super-continuum （SC） generation of a normal-dispersion photonic crystal fiber （PCF） using picosecond pulse excitation. In experimental analyses, a 237 nm broadband infrared continuum was generated pumped at 1 550 nm（normal dispersion regime） by 1.6 ps pulses from an erbium-doped fiber laser. In addition, we conduct the numerical analyses of SC based on generalized nonlinear Schr dionger equation. The results have been applied to investigate the dominant physical processes underlie the generation - of SC. We conclude that dispersion, self-phase modulation （SPM）, four-wave-mixing （FWM） and Raman scattering are determinants of SC generation rather than fission of soliton in normal-dispersion PCF.     

飞秒激光脉冲在双折射微结构光纤中频率变换的研究

报道了高非线性的双折射微结构光纤(MFs)与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用下，在可见光波段通过相位匹配的四波混频效应获得了波长可调谐的反斯托克斯波的实验结果。由于该光纤的双折射性质，因此在不同偏振方向上具有不同的色散特性，所产生的反斯托克斯超短脉冲的中心波长受到输入脉冲的偏振态的影响。通过旋转输人端的半波片，在相互垂直的两种偏振态的飞秒激光脉冲的作用下，所产生的反斯托克斯波脉冲的中心波长分别为490nm和510nm，在微结构光纤的输出端能分别观察到明亮的蓝光和绿光的基模输出。实验研究了在不同功率飞秒脉冲激光的作用下，在不同长度的双折射微结构光纤中反斯托克斯波的产生情况，并对一系列现象进行了对比分析。     

基于微结构光纤的光纤环激光器

报道了一种基于微结构光纤(MF)的光纤环激光器.通过微调控制信号的频率,激光器实现了稳定的锁模状态,在C波段获得了重复频率为10 GHz、宽度小于8ps的相干光脉冲输出.在该激光器中,采用了掺Er光纤放大器(EDFA)作为腔内增益介质,并使用了25 m长、具有反常色散和高非线性的MF作为脉冲压缩介质.通过调整腔内的带通滤波器中心频率可以实现对工作波长的连续调谐,因此该激光器可作为波分复用(WDM)系统的可调谐光源.     

被动锁模光纤激光器的多模式输出

被动锁模光纤激光器腔体结构简单,可以实现全光纤集成,是产生超短脉冲的有效方法,而非线性偏振旋转又是其中最重要、最简单的被动锁模方法。为了研究基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在的多种不同工作模式,采用实验方法,得到了包括正常孤子态,多脉冲束缚态,噪声像脉冲态等输出模式。结果表明,基于非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器存在多种不同的工作模式。