啁啾高斯脉冲在光纤中传输的脉冲展宽研究

通过求解非线性薛定谔方程,研究了线性光纤中色散导致的具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程。得到高斯脉冲在光纤中色散所致的脉冲展宽的特性,啁啾因子对脉冲展宽的影响,并讨论了光纤色散对不同宽度脉）中的影响,对色散补偿等技术的研究具有一定的参考价值。     

色散缓变光纤中的脉冲宽度研究

计算了高斯型脉冲宽度在色散缓变光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽演变的影响。讨论发现与单模光纤相比，色散缓变光纤中脉冲展宽较慢，并能有效抑制脉冲展宽；初始啁啾对脉宽有较大影响，初始啁啾参量C过大会造成脉冲严重展宽。     

皮秒脉冲在级联光纤光栅中的传输特性研究

基于波分复用(WDM)系统中级联光纤光栅色散特性,研究了皮秒脉冲宽度以及光纤光栅长度和耦合系数等参数对脉冲压缩的影响;以高斯脉冲为例,运用等效色散的方法数值模拟了皮秒脉冲经过常规光纤和级联光纤光栅的演化过程.结果表明,选择合适的参数,级联光纤光栅可以对在普通光纤中色散展宽的脉冲进行色散补偿.还发现,进一步增加光栅长度,可使脉冲得到有效压缩.     

不同剖面色散缓变光纤中高斯脉冲宽度研究

理论推导了高斯脉冲在5种群色散剖面色散缓变光纤（DDF）中传输时的展宽因子。对比5种剖面DDF传输20km后的展宽因子发现：与常规的单模光纤（SMF）相比,任何一种DDF均能有效抑制高斯脉冲展宽;高斯型、线型和对数型DDF展宽程度基本相近,大约展宽了2．0～2．6倍;指数型DDF只展宽了约1．4倍,性能明显优于上述3种光纤;双曲线型DDF的效果最好,仅展宽了约1．05倍,基本实现无畸变稳定传输。     

光脉冲色散展宽的光纤光栅透射补偿

分析讨论了利用变迹均匀光纤光栅的透射色散对光纤中传输的脉冲色散展宽进行压缩补偿。给出了啁啾高斯脉冲的补偿原理,计算了相关的曲线和光纤光栅的相应参数。通过选择光纤光栅的不同参数,可以使色散展宽的高斯脉冲经光栅后几乎完全恢复原状或受到进一步压缩。     

啁啾光纤光栅在硫系光纤激光器中的色散补偿

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区,基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性,脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题,设计线性啁啾光纤光栅,用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明:光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现,通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化,可以显著改善色散补偿的效果,以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。     

光纤色散补偿后的非线性研究

研究了色散补偿后光纤链路的非线性对脉冲波形及频谱演化的影响。首次得出了非线性薛定谔ＮＬＳ方程的适用于弱或强非线性色散光纤的两种级数解，可分别描述在弱非线性色散光纤中的频谱演化，和在强非线性色散光纤中脉冲波形的演化。首次得出正负色散完全抵消时，适用于任意波形的输出信号的频域表达式、非线性噪声系数、无啁啾高斯脉冲展宽因子表达式和计算结果。     

光参量效应中低阶色散对超短高斯脉冲展宽的影响

以宽度为50 fs的超短脉冲和负单轴晶体CsLiB6O10(CLBO)为例,对非线性光学晶体中低阶群速度色散(GVD)导致的超短高斯脉冲和超高斯脉冲的脉冲展宽进行了理论分析.在光参量相互作用过程中,对初始无啁啾和有啁啾调制的超短高斯脉冲的脉冲展宽机制和因素进行了数值计算,得出群速度色散导致超短脉冲的寻常光比非寻常光脉冲展宽更严重;波长越短,脉冲展宽越大;当晶体长度等于色散长度时,脉冲宽度增加为初始时的2倍,色散长度越短,超短脉冲展宽越明显.     

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。     

高阶群速度色散导致脉冲展宽的研究

以单模光纤为例，研究了色散介质中高斯脉冲的传播特性，以通用的高阶色散脉冲展宽表达式为基础，分析了输入脉冲宽度和输出脉冲宽度之间的关系，以及最佳输入脉冲宽度值，并讨论了其它参量对它们的影响。     

色散管理传输系统中克尔效应对偏振模色散的补偿研究

光纤的随机双折射效应可导致脉冲无规展宽即偏振模色散(PMD)。在零路径色散管理孤子传输系统中，二阶色散和三阶色散效应均被完全补偿，克尔效应成为一种有害因素会使脉冲变窄，但是当光纤的随机双折射被考虑时，克尔效应正好与PMD相互抵消，使光脉冲准稳定传输，不同的光纤偏振模色散参数分别对应不同的最佳系统功率。此外，如果考虑不同偏振方向的损耗差异，则即使在最佳匹配条件下，微小的偏振损耗差异也可产生很大的脉宽波动。因此，偏振相关损耗是影响脉冲传输质量的相当重要的因素，不论在理论计算还是在工程设计中都应当认真考虑。     

偏振模色散对线性系统脉宽的影响

研究了线性系统中偏振模色散对均方根脉宽的影响。考虑了光源初始啁啾的作用 ,推导出均方根脉宽的解析表达式 ,分析表明 :二阶偏振模色散对脉冲展宽的作用与群速度色散及啁啾有关 ,一阶偏振模色散的作用则与这两者无关。以啁啾高斯脉冲为例 ,推导出一阶偏振模色散补偿前、后均方根脉宽的解析表达式 ,结果表明 ,适当选择群速度色散和初始啁啾参数 ,可以有效地抑制偏振模色散的展宽效应 ;与主态传输法比较 ,啁啾的存在对后向补偿方法的影响更大     

光源线宽和脉宽对激光测风雷达测量精度的影响

激光线宽和脉冲宽度是激光测风雷达测量精度重要的影响因素。本文分析了风速测量精度的影响因素,理论推导了激光线宽与信噪比关系,以及脉宽引起的功率谱展宽。数值分析表明,线宽增加引起的信噪比下降和脉冲宽度引起的谱线展宽都会导致风速测量精度下降。脉冲累计发数在10000的条件下,相干测风激光雷达系统脉冲宽度和信噪比分别为100 ns、-35 dB或激光线宽小于45 kHz,时,风速测量精度优于0.5 m/s。减小线宽和增加脉冲宽度,可以增加风速测量精度。在相同信噪比条件下,较宽的脉冲宽度的风速测量精度更高。     

飞秒脉冲在高非线性光纤中产生超连续谱的特性研究

采用分步傅里叶方法,对飞秒脉冲在高非线性光纤中超连续谱的形成过程进行了研究,分析了脉冲峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱特性的影响.结果表明,脉冲峰值功率、脉冲宽度以及初始啁啾对超连续谱的形成有着极其重要的影响;当脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之愈宽(-20dB处谱宽从170nm展宽到400nm以上),平坦度愈好.与之相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;初始负啁啾有利于脉冲SC谱的展宽而正啁啾使脉冲SC谱的展宽受到一定抑制.进一步研究表明,适当的峰值功率超短啁啾脉冲在高非线性光纤传输时,得到没有泵浦成份残余的超宽且平坦超连续谱.     

Improved on-chip self-triggered single-event transient measurement circuit design and applications

Single-event transient (SET) induced soft errors are becoming more and more a threat to the reliability of electronic systems in space. The SET pulse width is an important parameter characterizing the possibility of an SET being latched by a sequential element such as a flip-flop. This paper improves the widely used on-chip self-triggered SET measurement circuit by changing it from a single SET measurement module to a combination of two modules. One module is responsible for measuring narrow SET pulse widths while the other is responsible for measuring modest and wide SET pulse widths. In this way, the range of measurable SET pulse width is increased. Pulsed laser facility is used to simulate single-event transients induced by single-particles. Experimental results demonstrate that the minimum accurately measured SET pulse width is decreased from 166.5 ps to 33.3 ps after adopting the proposed design when compared with the original one. SET pulse width broadening effect was also observed using the measurement system. The broadening factor was measured to be 0.123–0.143 ps/inverter.     

光子晶体光纤中频率啁啾对超连续谱的影响

基于光子晶体光纤(PCF)中脉冲演变遵循的非线性演化方程,用数值方法研究了反常色散情形下PCF中脉冲初始啁啾对超连续谱产生的影响,探讨了利用脉冲啁啾控制超连续谱产生的方法。结果表明：正、负啁啾均使谱展宽的速率变小,尤其是负啁啾情形,展宽速率更小,说明啁啾对谱展宽是不利的;在一定的初始条件下,光谱展宽存在一个最佳光纤长度,在这个长度处,光谱展宽最大,进一步增加光纤长度,谱宽基本保持不变;相对于变换极限脉冲来说,初始正、负啁啾脉冲对应的最佳光纤长度分别缩短和延长。     

在线放大器为PSA的动态孤子通信系统传输性能受光纤色散参量影响的研究

通过计算机系统仿真研究光纤色散参量对以相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的动态孤子系统传输性能的影响。研究结果表明,PSA增益的相敏特性使孤子脉冲主瓣幅度因光纤色散而下降,脉宽展宽,出现旁瓣。光纤色散值越大,经长距离传输后,孤子脉冲主瓣的下降幅度和脉宽展宽程度越显著;且旁瓣脉宽越宽。     

主动探测回波激光脉冲时域特性

利用猫眼效应原理实施目标主动探测,能够快速、准确发现空间光学侦察设备。激光脉冲辐照不同的反射目标,产生回波经大气传输后具有不同的脉冲展宽,利用该特性可实现对不同目标的识别和定位。利用光子散射理论分析了近地面气溶胶散射效应引起的脉冲展宽,给出了影响脉冲展宽的主要因素,建立了猫眼和漫反射背景回波脉冲展宽的计算物理模型;为验证模型,设计并实施了基于飞艇平台的动态主动探测验证实验,实验结果表明:激光脉冲经过8～10 km斜程大气传输,猫眼和飞艇背景漫反射回波分别展宽了20～30 ns和90 ns,与物理模型计算值具有较好的一致性,验证了物理模型的正确性,该模型可为区分和提取猫眼回波信号提供理论依据。     

激光脉冲水下传输时域展宽的蒙特卡罗模拟

建立蒙特卡罗模型模拟光子的水下传输,研究了激光脉冲水下传输后时间扩展特性,分析了传输距离、光接收面尺寸等系统参数以及海水介质不对称因子、海水有效衰减系数等水质条件对脉冲时间扩展特性的影响,模拟结果表明:传输距离越大,激光脉冲的时间宽度越宽;光接收面积越大,脉冲时间扩展越严重;海水的前向散射性越强,脉冲的时间宽度越窄;海...     

光纤延迟取样测量系统

介绍了一种多路激光束的脉宽和功率变化测量系统的构成和工作原理,并给出了系统可能出现的非线性效应和脉冲展宽的数值分析.在此基础上进行了实验,实验结果表明,利用该系统测得的激光束的脉宽展宽比小于5%,而且测量功率变化直观明了.和通常的测量方法相比,该系统复杂性显著降低,并大大节约了测量成本,是一种经济有效的多路光束测量系统.