基于XPM和ED-NALM光脉冲压缩的方案研究

文章利用脉冲对的交叉相位调制(XPM)效应和非线性掺铒光纤放大环镜(ED -NALM)的整形放大作用,提出了一种对无啁啾高斯脉冲进行脉冲压缩的设计方案.数值模拟的结果表明,利用此方案可将脉宽为10 ps、中心波长为1 553 nm的无啁啾高斯脉冲压缩成脉宽为150 fs的无基座超短脉冲,且脉冲得到了很好的放大.     

高斯脉冲在光纤中传输的光纤光栅色散补偿研究

高斯脉冲在光纤中传输一段距离后，啁啾系数和脉冲宽度均要发生变化，不同啁啾系数和脉冲宽度的高斯脉冲经过啁啾光纤光栅反射后的脉宽压缩特性也不同。本文介绍了啁啾高斯脉冲在光纤中的传输特性以及啁啾高斯脉冲经啁啾光纤光栅反射后的传输特性。理论分析和实验均表明，使用啁啾光纤光栅实现长距离色散补偿时，最佳色散补偿长度与光栅位置有关。     

几周期啁啾高斯脉冲的时域特性研究

研究了带有线性啁啾的几周期高斯脉冲的主要时域特性 ,分析了载波相位对啁啾脉冲的影响。结果表明啁啾在很大程度上增大了载波相位发挥作用所对应的脉宽范围 ,并且相位对啁啾脉冲的作用比对无啁啾的情况更加显著。     

剩余啁啾对自相关法测量超短脉冲脉宽的影响

为了研究待测超短脉冲存在剩余啁啾对2次谐波自相关法测量脉宽产生的影响,以2次谐波自相关法测量原理为出发点,采用2次耦合波方程数值模拟计算了中心波长800nm、脉宽100fs的超短激光脉冲存在不同啁啾量时,经过偏硼酸钡(β-BaB2O4,BBO)晶体Ⅰ类非共线相位匹配进行2次谐波自相关测量对测量结果的影响。分析发现,正啁啾使测量值比实际值偏大,负啁啾使测量值偏小;负啁啾比正啁啾对脉宽测量的影响更大,当脉冲的啁啾参量C=20时测量误差为23%,而C=-20时测量误差高达53%;且测量误差随啁啾量的增大而增大。模拟计算了非线性晶体厚度对脉宽测量的影响,结果表明,选取较薄的非线性晶体能够有效控制啁啾量引起的测量误差,使用非线性晶体的厚度L≤0.5Ld可将脉宽测量误差控制在理想的范围。     

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。     

脉冲激光小尺度自聚焦过程中不同空间位置的时间演变研究

基于宽带啁啾脉冲的小尺度自聚焦形成过程,利用包含时空项的非线性薛定谔方程进行数值计算,比较分析了不同空间位置(特别是空间调制峰位置及调制谷位置)的时间演变过程,发现不同空间位置的时间演化过程完全不一样。在小尺度自聚焦过程中,调制峰处的脉宽随传输距离的增加而减小,当调制峰值处的强度达到最大时,其脉宽达到最小值;而在调制谷位置处的脉宽则一直处于展宽状态。分析了脉冲啁啾对不同空间位置时间演变的影响规律,负啁啾加速了调制峰位置处的脉冲压缩,却抑制了调制谷位置的脉冲展宽;而正啁啾则起相反的作用。     

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.     

部分相干脉冲光束的M2因子

研究了部分相干超短脉冲光束的M2因子。从时空维格纳分布函数出发,以高斯-谢尔(GSM)脉冲光束为例,导出部分相干超短脉冲光束的M2因子公式。给出了空间完全相干高斯脉冲光束和准单色高斯-谢尔脉冲光束的M2因子。由于受脉冲光束带宽及空间相关度的影响,高斯-谢尔脉冲光束的M2因子总是大于1。研究结果表明,M2因子随脉冲光束带宽的增大而增大,随空间相关度的增大而减小。此外,对于啁啾高斯-谢尔脉冲光束,M2因子还随啁啾参数的增大而增大。     

用干涉自相关包络宽度测量超短激光脉冲啁啾

为了测量超短激光脉冲啁啾值,提出了一种用2次干涉自相关包络宽度测量啁啾值的简单方法。利用2次干涉自相关包络宽度对啁啾有很高的灵敏度、含有不同啁啾量的超短激光脉冲有不同的包络宽度的特性,通过对高斯型强度分布的线性、平方及立方啁啾的干涉自相关包络函数进行了理论分析,得到包络宽度与啁啾量值之间的对应关系。采用干涉自相关2次谐波检测系统对加浓染料激光器输出的含有啁啾的脉冲进行测量,其干涉自相关包络宽度为1.15,被测超短激光脉冲啁啾为1.0。结果表明,根据含有啁啾的干涉自相关曲线两翼的特征,可判断啁啾阶数,再根据包络宽度与啁啾值的对应关系,可估定啁啾量值;用干涉自相关包络宽度能容易地测量超短激光脉冲的啁啾量值。     

初始啁啾对凸形色散平坦光纤超连续谱的影响

采用分步傅里叶方法数值研究了线性频率啁啾对高斯光脉冲在凸形色散分布平坦光纤中产生超连续(SC)谱的影响,并与啁啾双曲正割脉冲产生SC谱的情况进行了比较.结果表明:无啁啾高斯光脉冲的SC谱达到200 nm以上,其特性优于双曲正割脉冲的SC谱;获得最佳SC谱所需光纤长度随啁啾参量C增加而缩短;负啁啾时的SC谱特性劣于正啁啾时的特性,2种情况下的SC谱特性均劣于无啁啾时的SC谱特性,SC谱特性的劣化程度随|C|的增加而增大;在最佳SC谱对应的传输距离附近,高斯脉冲频谱质心随C的增加而红移且红移速度逐渐增加,比双曲正割脉冲的红移大且红移速度增加;高斯脉冲方均根频谱和脉宽随传输距离和随C增加逐渐展宽且展宽速度逐渐加快,比双曲正割脉冲的相应参量展宽得快且宽.     

Pulse evolution in a photorefractive self-pumped phase conjugatorwith transmission grating geometry

The effect of grating dispersion on pulse evolution in a photorefractive self-pumped phase conjugator is analyzed. The broadening factors and the time-dependent phases of self-pumped phase-conjugate pulses of unchirped and chirped Gaussian pulses are obtained. When the grating dispersion and the angular dispersion cancel the material dispersion, the self-pumped phase-conjugate pulse has a minimum width, which is determined by the first-order dispersion of the grating. The self-pumped phase conjugation of an unchirped Gaussian pulse broadens and is linearly chirped whereas the self-pumped phase conjugation of a chirped Gaussian pulse is compressed when the dispersion-induced chirp cancels the initial chirp     

基于YCOB晶体分析信号光脉冲时间特性对光参变啁啾脉冲放大光谱和转换效率的影响

基于YCOB晶体中三波耦合方程理论模型,在抽运光波形和能量、晶体长度相同的条件下,研究信号光的时间波形对光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)光谱和转换效率的影响。计算过程中,抽运光和信号光能量分别为45J和500mJ,光斑直径分别为60mm和50mm。抽运光脉宽取3ns,信号光脉宽为1.2ns。数值结果显示,信号光放大后的光谱和转换效率与输入信号光的时间波形有关。1阶高斯型脉冲光谱的半峰全宽(FWHM)得以展宽,由原来的36nm展宽为放大后的61nm,2阶超高斯脉冲频谱展宽为47nm,高斯脉冲的阶数越高,谱宽展宽越小,5阶和5阶以上的高斯脉冲光谱不再展宽,几乎保持原来36nm不变;1阶高斯脉冲的转换效率最高,达到32%左右,2阶高斯脉冲只有25%,8阶以上转换效率基本变化不大,约为19%。信号光脉冲时间特性对OPCPA的光谱输出和转换效率产生很大的影响。     

DWDM系统啁啾高斯脉冲简并四波混频噪声标准差的计算

假定入射脉冲为啁啾高斯脉冲,考虑到各信道内的比特模式及比特序列初始相位的随机性,得到此种情况下的强度调制直接检测（IM/DD）密集波分复用系统（DWDM）简并四波混频噪声标准差的半解析的理论计算模型,这个理论模型同时考虑到各信道间的脉冲走离效应的影响,计算结果表明：除了群速度色散、信道间隔等是影响此种标准差的重要因素外,当高斯脉冲有较小的初始脉宽时,各信道比特序列的相对初始时延、初始啁啾参量都是重要的影响因素,计算结果同时表明：初始脉宽较小时,色散效应导致的脉宽随距离的变化对这种标准差值的影响不能忽略。     

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     

啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度分布的影响

从傍轴波动方程出发,给出了啁啾双曲正割脉冲光束在自由空间中的传输方程,研究了啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度分布的影响。结果表明,在初始位置初始时刻啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度的分布没有任何影响,但会影响脉冲前后沿的空间强度分布。当双曲正割脉冲光束传输以后,啁啾对双曲正割脉冲光束空间强度的分布影响很大,只要啁啾系数足够大,对于脉冲宽度大于一个甚至是几十个光波振荡周期的双曲正割脉冲光束同样存在空间奇异性。啁啾系数的大小和符号对双曲正割脉冲光束空间强度的分布有不同的影响。     

啁啾光脉冲在自作用形成的时间波导中传播

将光脉冲在克尔介质中自作用产生的折射率变化作二阶近似,求解所得到的传播方程,得到啁啾高斯脉冲幅度,脉冲宽度和周啾参数随传播距离变化的严格解析解,讨论了基模高斯脉冲孤波传播的条件.     

非啁啾光纤光栅在色散补偿中的应用

本文基于均匀布拉格光纤光栅的色散特性和啁啾高斯脉冲的传输演变特性,研究了工作于传输方式的非啁啾光纤光栅的色散补偿性能,讨论了光栅长度,光栅耦合系数等光栅参数以及初始脉宽,初始啁啾等脉冲参量对补偿光纤长度的影响。