飞秒激光脉冲在大气中的色散及补偿

卫星飞秒激光测距理论上可达到亚微米量级的测距精度,但飞秒激光脉冲在大气中传输时由色散导致的脉冲展宽显著,会使测距精度下降。为补偿飞秒激光脉冲在大气中的色散需对其色散量进行定量计算。推导了飞秒激光脉冲在大气中的群速度色散和脉冲展宽公式,表明脉冲展宽程度和群速度色散及传输距离有关;中心波长相同的飞秒激光脉冲脉宽越窄色散越严重,而当脉宽相同时,中心波长越短色散越严重。计算比较了大气和BK7玻璃的群延时、群速度色散和三阶色散。卫星激光测距系统应采用中心波长较长的1 550 nm的飞秒激光脉冲,脉宽应适当选取。由于飞秒激光色散严重,提出了采用单模光纤序列进行粗补偿和采用光栅对进行精密补偿的两种补偿相结合的方式对其色散进行补偿。     

红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法

红外光学系统中靠近探测器的光学元件通常处于低温环境中,低温环境会使得光学元件表面薄膜的透射光谱发生漂移,进而严重影响红外光学系统的成像质量。研究发现光谱漂移是由于系统中红外光学薄膜的折射率发生了改变。论文针对红外光学薄膜材料折射率温度特性开展了研究,在光学薄膜理论基础上,通过分析几种波长色散模型的特点,提出了一种红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法。该方法基于不同温度测得的透射率光谱,通过光谱反演得到不同温度条件下光学薄膜材料的折射率,并在Cauchy色散模型的基础上,通过数据拟合分析,能够得到红外光学薄膜材料的折射率温度/波长色散公式。采用该方法对PbTe、Ge两种典型红外光学薄膜材料折射率温度特性进行了分析研究,验证了该方法的可行性。     

飞秒脉冲激光器腔镜二、三阶色散的理论研究

详细研究了飞秒脉冲激光腔镜的结构参数及光束入射角对其二、三阶色散的影响。得出了反射单一定时，二阶色散和三阶色出量随着膜料折射率比值和镀膜层数的增加而变大，当这两个参量分别超过１．６７和２５层时，三阶色散开始振荡．另外发现光束入射均对三阶色散的影响比二阶色散明显。     

多模光纤链路信号传输特性分析

多模光纤在光纤通信网中的应用日益广泛,介绍了高速局域网中多模光纤链路的传递函数,比较考虑二阶色散和三阶色散两种情况下,采用无啁啾DFB激光器,通过缓变折射率多模光纤传输射频信号.研究结果表明,射频信号传输不同的中长距离后,考虑三阶色散的信号传输特性中没有载波抑制效应,用窄线宽的光源工作在最小色散波长能使光信号的中继距离有所提高.     

高速光纤传输系统中三阶色散效应影响研究

利用OptiSystem软件,对高速光纤传输系统中三阶色散(TOD)导致的脉冲失真进行了仿真研究。分析了光脉冲信号通过光纤传输系统传输2000 km,不同的速率、占空比、脉冲形状和光纤类型对三阶色散的影响,同时比较了高斯脉冲和超高斯脉冲经过2000 km传输后的品质因数,发现高斯脉冲的品质因数优于超高斯脉冲的品质因数。通过仿真分析得出:当同时考虑群速度色散(GVD)和三阶色散的时候,标准单模光纤(SSMF)和啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)组成的高速光纤传输系统性能表现较好。     

光子晶体光纤的多模色散特征

采用有效折射率模型对光子晶体光纤的多模色散参数进行了数值计算,给出了不同结构光子晶体光纤的多模色散系数随波长的变化关系,并对计算结果作出了合理的物理解释.     

双包层单模光纤光学参数对传输特性的影响

对特征方程直接求导解得了基模群时延和群速色散,讨论了双包层单模光纤不同折射率分布对传播常数、群时延、群速色散以及零色散点波长的影响.研究结果表明:光学参数,即纤芯和外包层的相对折射率(P)以及内包层和外包层的相对折射率(R)对该类光纤的传播常数、群速度、群速色散和零色散点波长均有比较明显的影响,影响的大小及规律随参数的不同又有所不同.这些规律为设计满足不同色散要求的双包层单模光纤提供了理论依据.     

钠钙玻璃的变温太赫兹色散特性研究

研究钠钙玻璃在不同温度下折射率和消光系数随频率的变化规律。利用时域光谱(TDS)系统测定了钠钙玻璃温度在87~520 K范围内、频率在0.1~1.5 THz范围内的色散曲线。通过使用Cauchy公式拟合不同频率对应的折射率和消光系数,经验证与实验值符合较好。通过添加温度修正项,可以很好地拟合较大范围内的色散曲线。得到一种求解不同温度不同频率下钠钙玻璃折射率和消光系数的方法。     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

光纤中超连续谱的产生与分析

利用MATLAB分析光纤中产生的超连续谱谱线展宽情况。结果表明．光纤中超连续谱的产生主要是拉曼自频移、群速度色散、自相位调制和三阶色散效应共同作用的结果。给出了光纤传输过程中增宽谱线的方法。     

Third-Order Dispersion and Ultrafast-Pulse Propagation in Silicon Wire Waveguides

The dynamics of femtosecond (fs) pulse propagation in dispersion engineered silicon-on-insulator (SOI) photonic wires is investigated numerically. For fs pulses propagating in millimeter-long SOI waveguides, the interplay between nonlinear effects, group velocity dispersion (GVD), and the third-order dispersion (TOD) results in significant pulse reshaping. At the zero-GVD (ZGVD) wavelength, TOD causes strong pulse-shape asymmetry in both the temporal and spectral domains. In addition, in the anomalous GVD region near the ZGVD wavelength, soliton-like pulse dynamics is observed     

全光纤位移干涉测速系统中小波基的选取研究

为了使全光纤位移干涉测速系统能够准确稳定地测速,采用小波基分析问题的方法,对全光纤位移干涉测速仪信号进行了理论分析,并选取6种小波基函数进行计算机模拟,选定了适合全光纤位移干涉测速仪信号分析方法的最优小波基。与此同时,分别利用自由落体运动实验和高速爆轰实验验证了系统的精确性和稳定性,精确度达到99%,稳定性极高。结果表明,最优小波基的选取是合理的。     

Measurement of gain, group index, group velocity dispersion, and linewidth enhancement factor of an InGaN multiple quantum-well laser diode

Gain, group index, group velocity dispersion (GVD), temperature variation of refractive index, and linewidth enhancement factor of an In/sub 0.15/Ga/sub 0.85/N/In/sub 0.02/Ga/sub 0.98/N multiple quantum-well blue laser diode was measured using the Fourier transform method as a function of wavelength from 400 to 410 nm. At the lasing wavelength (403.5 nm), the group index is 3.4, the GVD (dn/sub g//d/spl lambda/) is -37 /spl mu/m/sup -1/, the temperature variation of refractive index dn/dT is 1.3/spl times/10/sup -4/ K/sup -1/, and the linewidth enhancement factor is 5.6.     

Generation of Flat Supercontinuum in a Single-mode Optical Fiber with a Convex Chromatic Dispersion Profile

A single-mode optical fiber with a convex chromatic dispersion profile is proposed for generating a flat supercontinuum(SC).The fiber has normal dispersion and the dispersion parameter D(λ,z) is a convex function of wavelengths.It is shown from the numerical results that the chromatic dispersion,the flatness of the dispersion curve and the pump conditions have significant effect on SC generation.A flat and broad SC without strong residual pump component can be obtained when the pump wavelength is set in the...     

用于产生中红外超连续谱的硫系玻璃色散研究

硫系材料由于具有较长波长的红外透光截止波段,且具有较高的线性折射率和高非线性系数,是产生中红外超连续谱激光的理想非线性介质材料。由于泵浦非线性介质一般多采用波长2 m以下的激光源,所以研究材料的色散很有意义。利用4种不同形式的方程拟合了3种硫系玻璃材料As2S3、As2Se3、Ge33As12Se55的折射率随波长的变化曲线,并计算了材料色散曲线,得到了较为理想的结果,3种材料的零色散波长分别为4.8 m、7.2 m、6.1 m。同时证明了对于硫系玻璃材料,不能只利用短波长下的折射率值拟合计算长波长下的折射率。     

多周期色散管理系统中交叉相位调制产生的相移研究

以泵浦探测波结构为例，针对多周期色散管理系统，研究了色散作用下交叉相位调制产生的相位移动，推导了多段放大线路中色散作用下交叉相位调制产生的相移表达式，对该表达式进行简化得到了特定线路中色散作用下交叉相位调制所致的相移表达式。研究表明，线路总相移正比于传输线路中的光纤段数，随着调制频率的提高，相移量总体趋势逐渐减小，局部出现极大极小波动，且波动周期随走离参量增大逐渐减小，在高频段色散对交叉相位调制产生的相移产生显著影响，随着调制频率的提高，色散对相移的贡献正负交替变化，解析和仿真结论能较好吻合。     

Numerical simulation of asymmetric dual-core fiber with large group-velocity dispersion

The asymmetric dual-core fiber(ADCF) is proposed to obtain large group velocity dispersion(GVD) because of the coupling effects between the fundamental modes of the central core and high-order modes of the side core. The supermodes of the ADCF can provide anomalous-and normal-GVD profiles with large peak values at the maximum dispersion wavelengths. The maximum dispersion wavelengths can be shifted in the wavelength window of 1 550 nm by properly tuning the refractive indexes and diameters of the cores or spacing between the two cores. Furthermore, the numerical results show that the ADCF with the normal-GVD supermode 1 can be employed in the pulse broadening, where the broadening factor can reach more than 30 without pulse distortion from nonlinear effects.     

宽带可调谐光纤光栅色散补偿器系统设计

文章提出一种在光纤光栅自身热膨胀效应产生啁啾的基础上,利用铝片热膨胀系数比较高的特点产生应力来增强光纤光栅啁啾,从而实现了宽带、大范围色散调谐的新型光纤光栅色散补偿器。该色散补偿器能够分别对群速度色散及中心波长独立调谐。实验结果表明,在中心波长为1 551.25nm处,能够实现>1.5nm的色散补偿带宽,-350～-690ps/nm的群时延色散调谐范围;在色散为-660ps/nm情况下,能够实现中心波长1nm的偏移。