SPM对啁啾超高斯脉冲频谱演变的影响

本文通过理论计算,给出了带有初始啁啾的超高斯脉冲由于SPM影响所致的频谱表达式。在此表达式的基础上,利用数值模拟的办法,对照分析了初始啁啾对超高斯脉冲频谱演变的影响。研究结果表明:初始啁啾非常明显的影响超高斯脉冲的频谱,初始正啁啾加剧频谱展宽,初始负啁啾减小频谱展宽。可见,引入初始负啁啾有利于优化超高斯脉冲传输系统的性能。     

采用啁啾光纤光栅补偿带啁啾的超高斯脉冲在光纤中传输的色散

利用啁啾光纤光栅，对带啁啾的超高斯脉冲的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。数值模拟结果表明，光脉冲在普通单模光纤中传输了一定距离后，由于色散的作用，脉冲发生展宽，超高斯脉冲比高斯脉冲展得更宽。若初始脉冲含有啁啾，展宽后的脉冲还出现小调制。用啁啾光纤光栅进行色散补偿后，高斯型脉冲能够较好的恢复初始脉冲形状，带啁啾的超高斯脉冲的脉宽可恢复到接近初始脉冲的宽度，但脉冲形状发生了畸变，并出现了旁瓣，脉冲峰值功率与超高斯脉冲阶数和啁啾参数有关。     

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。     

超高斯光脉冲在单模光纤中的传输特性

从光脉冲在光纤中传输演变所满足的基本方程出发,研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性。数值模拟的结果表明,超高斯光脉冲入射后脉冲波形、瞬时啁啾以及峰值强度的演变规律与高斯脉冲入射时不同,脉冲波形不再总保持单峰结构,通常将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程;从脉冲的前沿到后沿,瞬时啁啾也不再为线性,而是具有多个极值;峰值强度随传输距离的变化趋势也不再为单调递减,而是先增加后减小。这些变化规律还与入射超高斯脉冲的边沿陡峭程度和初始频率啁啾有关。     

初始啁啾对单模光纤中超高斯脉冲传输特性的影响

从非线性Schr(o)dinger(NLS)方程出发,采用变分法,导出了单模光纤中超高斯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,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了初始啁啾和脉冲前后沿锐度对单模光纤中超高斯脉冲脉宽的影响.结果表明:初始啁啾和脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲的振幅、脉宽、啁啾和相位有直接影响,超高斯脉冲传输过程中会产生啁啾,但脉冲中心的等效频率保持为常数.     

超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中传输的演化行为

本文从激光脉冲在单模光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,通过分步傅里叶变换方法,数值研究了超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中脉冲形状的演化.研究表明,超高斯脉冲在单模光纤中传输将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程,且高阶色散将引起脉冲形状发生畸变;在GVD和SPM效应的共同作用下,无啁啾的超高斯脉冲在特定条件下将出现孤子演变,具有正啁啾的超高斯脉冲在传输的初始阶段,脉冲形状的变化非常剧烈,而由于负初始啁啾减弱了非线性与色散效应引起的频率啁啾,所以其脉冲波形的变化平缓一些.研究表明,SPM产生的啁啾对入射脉冲的初始啁啾有一定的补偿作用.     

单模光纤中高阶色散对超高斯光脉冲传播的影响

从光脉冲在光纤中传播所满足的非线性薛定谔方程出发,研究了三阶色散对具有不同啁啾的超高斯脉冲在光纤中传输特性的影响。数值模拟的结果表明,超高斯脉冲的波形演变和高斯脉冲有所不同,不但峰值能量经历了一个上升的阶段,而且拖尾振荡在初始阶段也经历了一个增强———减弱的过程。通过计算还发现,初始啁啾无论正负都会加剧三阶色散的影响,故在三阶色散不能忽略的情况下,通过初始啁啾来补偿色散的方法应该慎用。     

三阶色散对超高斯型脉冲传输特性的影响

从修正的非线性Schr?dinger方程出发,采用变分法,导出了在三阶色散情况下超高斯型脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解,讨论了三阶色散对光纤中不同锐度超高斯脉冲传输特性的影响。求出了振幅与脉宽、脉宽与啁啾、啁啾与频率及中心位置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,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了不同锐度下三阶色散对光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响。结果表明：超高斯型脉冲满足绝热特性,色散系数增大到0.3或脉冲前后沿锐度系数m≥3时,脉冲信号便会明显地被展宽,其周期也大幅度地变大。     

超短光脉冲通过分布式光纤放大器的传输特性

为了探讨超短光脉冲在分布式光纤放大器中的传输放大特性及影响因素,建立了光脉冲在光纤放大器中的基本传输方程,以掺镱光纤放大器为例,采用分步傅里叶变换法对放大器中光脉冲的演变进行了模拟,讨论了初始啁啾和增益色散的影响。结果表明,当光脉冲在分布式光纤放大器中传输时,光纤的色散、非线性效应均会影响脉冲的形状和频谱,光脉冲初始啁啾也会对脉冲的传输状态产生影响;对于宽频谱光脉冲,增益色散相当于一种损耗机制,应该考虑其影响。相关结果对光纤放大器的系统设计和优化具有一定的参考价值。     

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.     

基于长周期光纤光栅的全光开关特性研究

基于长周期光纤光栅(LPFG)中脉冲演变遵循的非线性耦合模方程,用数值方法研究了LPFG中超短脉冲的非线性传输,得到了LPFG工作于谐振和非谐振情况下光开关的开关特性。发现在两种工作情况下,利用高阶超高斯脉冲都能够显著提高光开关的开关率,随着超高斯脉冲的阶数增加,光开关的开关率也将增加。     

基于超连续谱产生的波长转换实验研究

本文对基于超连续谱产生的波长转换进行了实验研究。实验中首先搭建了主动锁模掺铒光纤激光器,然后将其产生的脉冲放大后注入色散位移光纤,利用双通结构获得了超连续光谱,最后用光纤光栅滤波实现了波长转换。实验得到了宽度为80nm的超连续谱,用光纤光栅滤波得到了峰值功率为-37.27dBm,信噪比是26.83dB,脉冲宽度为3ns的转换脉冲。     

超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析

为了研究超高斯脉冲在具有不同陡峭程度的超高斯型色散渐减光纤中的传输特性，采用了非线性薛定谔方程和分步傅里叶变换的方法，数值模拟了超高斯脉冲在超高斯型色散渐减光纤中的演化规律。在反常色散区考虑色散和非线性效应的情况下，对超高斯脉冲的阐述特性进行了时域和频域上的理论分析与实验验证。结果表明，陡峭程度m=4时, 超高斯型色散渐减光纤的传输特性最好。此研究对超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析是有帮助的。     

短脉冲在色散平坦光纤中传输前后波形、相位和啁啾测量的实验研究

二次谐波频率分辨光学门(SHG-FROG)是能够准确测量短脉冲多项特性参量的新技术。利用二次谐波频率分辨光学门脉冲分析仪对在色散平坦光纤中传输前后的短脉冲进行了测量,得到了待测光脉冲的频率分辨光学门(FROG)图、自相关曲线、自相关频谱曲线、波形和相位曲线以及脉宽、谱宽、啁啾等反映短脉冲特性的信息,对实验结果进行了分析,并与高斯脉冲在单模光纤中的线性传输理论进行了比较。结果表明,激光器输出的短脉冲是具有负线性啁啾的近变换极限高斯脉冲,经过12.7 km色散平坦光纤传输后仍然为具有负线性啁啾的高斯脉冲,其谱宽在传输过程中基本保持不变,脉宽展宽了3.1倍,啁啾增大了4倍。实验测量结果和理论预期一致。     

Passive Nonlinear Pulse Shaping in Normally Dispersive Fiber Systems

We propose a novel approach to characterize the parabolically-shaped pulses that can be generated from more conventional pulses via nonlinear propagation in cascaded sections of commercially available normally dispersive (ND) fibers. The impact of the initial pulse chirp on the passive pulse reshaping is examined. We furthermore demonstrate that the combination of pulse pre-chirping and propagation in a single ND fiber yields a simple, passive method for generating various temporal waveforms of practical interest.      

色散平坦渐减光纤中自相似脉冲演化特性研究

从脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,采用分布傅里叶方法对脉冲在色散平坦渐减光纤中自相似脉冲演化特性进行了研究。结果表明：双曲正割脉冲在不同初始能量和初始脉冲宽度的情况下,色散平坦渐减光纤可以产生带有线性啁啾的自相似脉冲。进一步研究表明,随着初始啁啾增加,脉冲逐渐展宽且展宽速度逐渐加快,而演化特性的劣化程度随啁啾参量的增加而增大;当初始啁啾为正时自相似脉冲演化特性劣于负啁啾时的特性。