高阶色散和五阶非线性下的交叉相位调制不稳定性

在同时考虑到光纤的二至四阶色散和三、五阶非线性的情况下,研究了四阶色散、五阶非线性以及入纤功率对双光束交叉相位调制(XPM)不稳定性的综合影响。研究表明,在高阶色散下,正负五阶非线性的存在仍然分别对交叉相位调制不稳定性起加强和削弱的作用;三阶色散对不稳定性增益谱无影响;当四阶和二阶色散系数同号时,四阶色散的存在导致交叉相位调制不稳定性增益谱出现一个新的远离零点的第二谱区,且该谱区由两个始终相连的小谱区组成;第一谱区的谱峰与第二谱区中靠近零点的小谱区的谱峰相当;随着其中一束光的入射功率的增加,两大谱区从分离到靠近再到合二为一,从三个谱峰过渡到两个谱峰;正(负)色散区的第二谱区中靠近(远离)零点的小谱区的谱峰和谱宽很小。在其他色散区时,不稳定性增益谱则只有第一或第二谱区。     

色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱

从非线性薛定谔方程出发得到了色散缓变光纤中交叉相位调制(XPM)不稳定性的增益谱。结果表明,XPM产生的调制不稳定性既可以在光纤反常色散区产生,也可在正常色散区产生,反常色散区的增益谱宽比正常色散区宽,且色散缓变光纤中XPM不稳定增益谱宽比普通光纤中XPM不稳定增益谱宽宽,增益峰值高。色散缓变光纤是XPM调制不稳定性的较好色散介质。     

五阶非线性色散缓变光纤负色散区的交叉相位调制非稳

推导了三、五阶非线性共存时有损耗单模色散缓变光纤中同偏振、不同波长的两光波的交叉相位调制不稳定条件和增益谱。在色散缓变光纤负色散区,详细分析了五阶非线性系数、色散纵向变化参量、两扰动的频率大小关系对交叉相位调制不稳定条件和增益谱的综合影响。结果表明,正、负五阶非线性分别对交叉相位调制不稳定性起加强和抑制的作用;两扰动频率大小关系不同,色散纵向参量的变化对调制不稳定增益谱的影响也不同;随参数的不同,增益谱存在有截止频率和无截止频率2种形状。     

色散缓变光纤中五阶非线性调制不稳定性

在三五阶非线性共存时,研究了有损耗单模光纤中基于两光波交叉相位调制的不稳定条件和增益谱.在色散缓变光纤正色散区,分析了五阶非线性系数、色散纵向变化参量以及两扰动的频率大小关系对交叉相位调制不稳定增益谱的影响.结果表明,在五阶非线性下,色散的纵向渐减仍有利于展宽调制不稳定增益谱;正五阶非线性可使增益谱的谱宽和谱峰值增大,并使谱峰位置远离主波频率,负五阶非线性的作用则相反;两扰动频率大小关系不同,色散纵向参量的变化对增益谱的谱峰大小和位置的影响也不同,五阶非线性对交叉相位调制不稳定性的加强或抑制程度也不同.     

单模光纤中四阶色散导致的调制不稳定性

利用修正的非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程研究了单模光纤在最小群速度色散波长附近的调制不稳定性。从理论上给出了一个新的由光纤四阶色散导致的调制不稳定区域，新区域的最大调制增长率和调制范围与光中的初始入射功率和四阶色散有关，光纤自陆峭效应和Ｒａｍａｎ延勺时调制不稳定区域的最大调制增长率和调制范围都有影响，自肖效应对新区域的影响较大且存在一个决定新区域出现与否的阈值。Ｒａｍａｎ延迟效应对调制不稳定必的     

超常介质中色散磁导率对时空不稳定性的影响

基于Drude模型研究了超常介质中的色散磁导率对时空不稳定性(STI)的影响,得到了具有赝五阶非线性效应和自陡效应情形下时空不稳定性增益谱的一般表达式.结果表明,在负折射区.对于自聚焦介质.赝五阶非线性使调制增长的频谱范围和增益值增大.而对于自散焦介质,作用则相反,这与常规介质中的现象不同;在正折射区,赝五阶非线性会抑制自聚焦介质中的时空不稳定性,与常规介质中的现象相同.此外,超常介质中自陡效应可能为负值,但无论自陡效应是正或负,都能抑制时空不稳定性的产生.     

高阶效应下与扰动频率相关的调制不稳定性

为了探讨光纤中高阶效应下与扰动频率相关的交叉相位调制不稳定性条件和增益谱特点,从包含5阶非线性和4阶色散的耦合非线性薛定谔方程出发,采用线性稳定性分析,计算分析了两光波扰动频率不等时的不稳定性条件和增益谱。结果表明,当2阶、4阶色散同号时,增益谱有两种可能的形式,其中一种的谱范围包含了另一种的。被包含谱的不稳定条件与通常情况不同,且谱特性受色散和5阶非线性的影响小。随着某一扰动频率增大,增益谱的谱区数及变化规律将随两光波所处的光纤色散区的不同而不同。而正(负)5阶非线性可使谱峰增加(减小)、谱宽变宽(窄)。该研究对高重复率脉冲串产生具有一定意义。     

单模光纤最小群速度色散波长附近的调制不稳定性

利用修正的非线性Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程研究了单模光纤最小群速度色散波长附近的调制不稳定性，发现了一个新的由光纤四色散导致的调制不稳定性区域，该区域的调制范围与初始入射脉冲的功率和四阶色散有关。     

色用缓变光纤中交叉相位调制不稳定性分析

从非线性薛定谔方程出发得到了色散缓变光纤（DDF）中交叉相位调制（XPM）不稳定增益谱。研究了增益谱随入纤功率及光纤纵向色散参量的变化关系。结果表明：反常色散区的增益谱宽比正常色散区宽，且峰值增益高：DDF中XPM不稳定增益谱宽比常规光纤的宽，二者的比值随传输距离和光纤色散参量的乘积成指数增长；DDF的反常色散区是产生调制不稳定的较好的色散介质。     

非线性光纤传输的若干理论问题(之三) Ⅲ非线性单模光纤中的调制不稳定性理论

本文对非线性单模光纤中的调制不稳定性进行了详细研究,给出了调制不稳定性产生的条件与最大调制增长率等公式,得到了调制不稳定性既可在异常色散区也可在正常色散区产生的结论,确定了维持调制增长对光纤长度选取要求的范围.     

三、五阶非线性光纤中的交叉相位调制非稳研究

从五阶感应电极化强度出发，导出了有损耗单模光纤中同偏振、不同波长的两光波交叉相位调制情况下的五阶非线性折射率；在同时考虑三、五阶非线性的情况下，推导了两光波的慢变振幅满足的耦合非线性薛定谔方程组，并进一步得出了线性化后微扰满足的方程组。分析了三、五阶非线性共存时的交叉相位调制不稳定条件和增益谱。结果表明，与只有三阶非线性的情形相比，在三、五阶非线性共存时，正五阶非线性加强调制不稳定性，使增益谱变宽，峰值变大，负五阶非线性则减弱调制不稳定性；和只有三阶非线性的情况类似，损耗也会使不稳定增益谱的谱宽变窄，谱峰减小；两光波扰动频率的大小关系会影响不稳定增益谱的谱宽、峰值和形状。     

高阶色散下随入纤功率变化的不稳定性增益谱

为了探讨不同入纤功率下高阶色散对交叉相位调制不稳定性增益谱的影响,从光纤中包含高阶色散的耦合非线性薛定谔方程出发,采用线性稳定性分析法,分二阶、四阶色散系数同号、异号和二阶色散系数为0等几种情形,计算了双光束的交叉相位调制不稳定性增益谱随入纤光功率的变化规律,并对各种谱特性的产生机制作了分析。结果表明,当二阶、四阶色散系数同号时,随着入纤功率的增大,增益谱由开始的两个分离谱区逐渐变宽并合成1个谱区;当二阶、四阶色散系数异号和二阶色散系数为0时,增益谱只有靠近零点的第1谱区,且谱宽和谱峰随着入纤功率的增大而增大。此研究对高重复率的超短光脉冲串的产生有一定的理论指导意义。     

高阶色散下与扰动频率相关的调制不稳定性

对包含损耗、二至四阶色散下两光波扰动频率相等与不等的情况,分析了光纤不同色散区的交叉相位调制不稳定性条件和增益谱.结果表明:三阶色散对交叉相位调制不稳定条件和增益谱无影响,但对扰动的有效波数有贡献;四阶色散的存在,使得二、四阶色散皆同号时的不稳定性比只有二阶色散的情形多出了远离零点的额外谱区,随两扰动的频率大小关系不同,该额外谱区可能由紧挨的2个小谱区构成,也可能只是单一的谱区;增益谱两大区域的谱宽和峰值也会随两扰动频率的不同而发生变化;四阶色散的存在还使两光波的二阶色散异号时的不稳定性出现了远离零点的增益谱.     

光纤中5阶非线性效应对光脉冲传输的影响

为了研究5阶非线性效应对光脉冲在光纤中传输的影响,采用分步傅里叶算法数值求解了含5阶非线性项的扩展非线性薛定谔方程,并进行了理论分析和数值模拟。计算结果显示,负的5阶非线性效应使光脉冲峰值减小,脉冲展宽,正的5阶非线性效应使峰值增大,脉冲被压缩。较小的5阶非线性效应产生较小的调制不稳定性,因而光脉冲能保持基本的形状,忽略光纤的损耗时,光脉冲保持绝热传输。对正的5阶非线性效应,适当小的损耗可以减缓调制是不稳定性。结果表明,在5阶非线性系数固定的情况下,初始入射脉冲的峰值会显著地增加5阶非线性项的贡献。     

Second-order theory for self-phase modulation and cross-phase modulation in optical fibers

The authors develop a second-order perturbation technique for the study of self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM) effects in optical fibers. When the dispersion distance is much shorter than the nonlinear length, it is found that the difference between the first- and second-order solution is negligible. However, as the dispersion distance increases, nonlinearity becomes a stronger perturbation, and the first-order theory is not adequate to describe the SPM effects. However, the results obtained using the second-order perturbation technique is in good agreement with numerical simulations even when the dispersion distance is longer than the nonlinear length. When pulses of different channels are copropagating in a fiber, they undergo amplitude distortion and timing shift due to XPM. The perturbation technique presented in this paper accounts for both amplitude distortion and timing shift of a pulse due to XPM.     

Impact of cross-phase modulation for WDM systems over positive andnegative dispersion NZ-DSF and methods for its suppression

The impact of cross-phase modulation (XPM) is measured on positive and negative dispersion fibre. The exponential build-up of XPM over positive dispersion fibre indicates amplification due to modulation instability. Methods for suppressing XPM crosstalk are also demonstrated