自变陡效应与色散缓变光纤中的调制不稳定性

研究了自变陡效应对色散缓变光纤中光脉冲的调制不稳定性的影响。发现自变陡效应使增益谱的谱宽变窄、振幅的增长速度减慢,而且其影响程度与色散缓变参量有关。当选取色散缓变参量为某一最佳值时,增益谱的谱宽最宽;当色散缓变参量、光纤损耗及传输距离满足另一特定关系式时,调制不稳定性不再发生,光脉冲达到稳定传输。     

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。     

不同剖面色散缓变光纤中调制不稳定性分析

研究了不同群色散剖面结构的色散缓变光纤中调制不稳定性增益谱。结果表明,各种群色散剖面光纤的增益谱宽并不相同,指数型光纤的增益谱宽与传输距离是一单调关系;线型、高斯型、对数型光纤的增益谱宽变化曲线都有一个谷底;双曲线型光纤情况较为特殊,它的增益谱宽先是展宽,然后又逐渐减小。并从调制不稳定性的角度解释了用色散缓变光纤实现脉冲压缩的机理。     

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。     

零色散附近的调制不稳定性

在同时考虑光纤损耗及高阶色散的前提下,从广义的非线性Schroedinger方程出发,研究了单模光纤在零色散附近的调制不稳定性。研究表明,当光脉冲工作在最小群速度色散附近时,四阶色散对光纤的调制不稳定性起决定作用,它使最大微扰频率向临界微扰频率靠近;研究同时发现,光纤损耗亦对增益谱的谱宽有较大影响,它使增益的谱宽变窄,且影响程序随着入峰值功率及传输距离的增大而增强。     

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。     

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.     

交叉相位调制产生调制不稳定性的基态增益谱

在考虑光纤损耗的情况下,从非线性薛定谔方程出发,推出了交叉相位调制（ＸＰＭ）所致财制不稳定性（Ｍ）的基态增益谱。研究结果表明,ＸＰＭ产生的ＭＩ不仅在光纤反常色散区可以产生,而且在正常色散区也可以产生;光纤损耗不仅影响增益谱的下降,而且影响增益范围减小。     

强双折射色散缓变光纤中偏振调制不稳定性

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了偏振方向沿两个双折射轴的分量强度相等时,在色散缓变光纤中反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性。结果表明在反常色散区和正常色散区,随传输距离的增加调制功率区域加宽,对应不同的功率区域输入脉冲有不同的增益谱,并且当输入脉冲功率一定时,随传输距离的增加导致增益谱表现出明显的不同。     

非线性高双折射色散缓变光纤中矢量调制不稳定性

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了在偏振方向 沿两个双折射轴的分量强度相等时,色散缓变光纤中反常色散区和正常色散区所产生的调制不稳定性。结果表明在反常色散区和正常色散区,随传输距离的增加调制功率区域加宽,对应不同的功率区域输入脉冲有不同的增益谱,并且当输入脉冲功率一定时,随传输距离的增加导致增益谱表现出明显的不同。     

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.     

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。     

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。     

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。     

饱和非线性光纤正色散区的交叉相位调制不稳定性

在考虑到光纤饱和非线性效应的情况下,给出了同偏振、不同波长的两光波的慢变振幅满足的耦合非线性薛定谔方程组以及线性化后微扰满足的方程组。在光纤的正色散区,分析并讨论了交叉相位调制不稳定增益谱随两光波输入功率变化的规律。结果表明,与饱和非线性光纤中自相位调制不稳定性的增益谱类似,交叉相位调制不稳定增益谱的临界扰动频率、峰值增益大小随两光波输入功率的增大也呈现出先增大后减小的特点,而二者随两光波输入功率变化的快慢都与两扰动的频率大小有关,即会出现两个不同的输入功率对应同一个不稳定增益峰值和临界扰动频率的情形。