光子晶体光纤中基于交叉相位调制的脉冲压缩

为了研究飞秒双脉冲在光子晶体光纤不同色散区的非线性传输过程,采用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薜定谔方程组,并进行了理论分析。讨论了不同抽运功率、不同抽运脉冲啁啾参量以及不同脉宽比对信号脉冲压缩的影响。结果表明,基于交叉相位调制效应,弱信号脉冲不仅能够被压缩,而且光纤存在最佳压缩长度。增大抽运脉冲输入功率,选取正啁啾抽运脉冲,可以得到更大的信号脉冲压缩因子,同时最佳光纤长度减小。另外,不同的脉冲宽度对信号脉冲的压缩产生大的影响,较窄脉宽的抽运脉冲易于产生较短的压缩信号脉冲。这一结果对用光子晶体光纤压缩弱信号脉冲提供了理论参考。     

光子晶体光纤中双脉冲非线性传输的数值分析

采用分布傅立叶方法数值求解耦合的非线性薛定谔方程,模拟了双脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输过程,计算和分析了离散效应和脉冲内拉曼散射对信号脉冲传输和压缩的影响。结果表明,当中心波长为800nm的泵浦脉冲在反常色散区进行泵浦,而中心波长为740nm的信号脉冲在正常色散区入射,在群速度色散,自相位调制及交叉相位调制联合作用下,信号脉冲在传输过程中不仅被压缩且存在最佳光纤长度。离散效应不仅导致脉冲压缩比的减小和压缩后峰值功率的降低,而且导致脉冲所需最佳光纤长度的增加以及压缩后的脉冲呈现不对称,还发现,脉冲内拉曼散射有利于改善脉冲压缩质量。     

泵浦波长对光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩的影响

采用分布傅立叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤反常色散区的非线性传输和压缩过程。计算和分析了不同泵浦波长对光子晶体光纤中超短脉冲传输和压缩的影响,结果表明,在相同初始脉冲峰值功率条件下,泵浦波长为1000nm的脉冲压缩因子和峰值功率最大,最佳光纤长度最短,但品质因子适中,并且随着初始峰值的增大,其压缩因子增长幅度最大。合理选择泵浦波长,有利于增强压缩效果,提高脉冲压缩质量和峰值功率,使得最佳光纤长度减小。     

反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱

为了研究反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和超连续谱产生.结果表明,初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.这些结论给光子晶体光纤中产生超连续谱提供了参考.     

光子晶体光纤中高阶色散和非线性对压缩脉冲对的影响

数值模拟了光子晶体光纤中波长位于反常色散区的高阶孤子泵浦脉冲与波长在正常色散区的信号脉冲通过交叉相位调制作用,产生的压缩脉冲对.首先讨论了在高阶色散影响下,飞秒脉冲基于交叉相位作用,弱脉冲产生的压缩脉冲对不再保持对称不变,产生蓝移.此外,考虑高阶非线性效应的影响,飞秒信号脉冲从正常色散区频移到反常色散区,产生的压缩脉冲由两个演变成一个,受拉曼红移影响较大,同时脉冲的峰值功率显著增加.     

双零色散点光子晶体光纤中红移辐射的产生

为了研究双零色散点光子晶体光纤反常色散区中红移辐射的产生,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒脉冲在双零色散点光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和红移辐射的产生。分析了抽运脉冲的脉宽、抽运波长、入射峰值功率对红移辐射的影响。结果表明,当超短脉冲靠近第2个零色散点的反常色散区进行抽运时,喇曼孤子受高阶色散效应的影响产生了红移辐射现象;当增大抽运激光的入射峰值功率或增大脉宽时,红移辐射均增强,而且发生了明显的分裂现象,其起因可归结于喇曼孤子和红移辐射之间的交叉相位调制;此外,3阶色散效应对红移辐射也有重要的影响,当增大3阶色散系数时,红移辐射可得到进一步加强。     

基于交叉相位调制的孤子脉冲压缩效应研究

在负色散区 ,基本孤子在光纤中传输时其波形与脉宽保持不变。提出一种在负色散区利用交叉相位调制效应压缩基本孤子脉冲的新方法。采用分步傅里叶方法对非线性耦合方程进行了数值计算与模拟。研究了不同抽运功率、不同抽运脉冲啁啾参数以及不同脉宽对基本孤子脉冲压缩的影响。发现基本孤子脉冲不仅能够被压缩 ,而且光纤存在最佳压缩长度。在抽运功率一定的条件下 ,选取负啁啾的抽运脉冲 ,可获得更高压缩比的压缩光脉冲。另外 ,不同的脉冲宽度对孤子脉冲的压缩产生较大的影响 ,一般情况下 ,选用较窄的抽运脉冲易于产生较短的压缩光脉冲     

高相干度超连续谱的产生和脉冲压缩的研究

为了研究全波段正常色散光子晶体光纤中高相干度超连续谱的产生及其脉冲压缩,采用分步傅里叶法数值模拟了超短光脉冲在全波段正常色散光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱的产生;利用1阶相干因子分析了抽运波长和入射峰值功率对超连续谱相干特性的影响。结果表明,色散效应越弱,越有利于高相干度超连续谱的产生;在色散效应较小处抽运时,获得了带宽为587nm、平坦度小于7dB的高相干度的超连续谱;超连续谱的相干性越高,越有利于脉冲压缩,采用光栅对压缩器对高相干度超连续谱脉冲进行压缩,获得了8.4fs、压缩质量因子为88.88%的超短光脉冲。因此,抑止色散效应,利用自相位调制可获得高相干度的超连续谱及高质量的脉冲压缩。     

高非线性光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩(特邀)

采用全矢量有限元法和分步傅里叶法模拟计算了高非线性光子晶体光纤在近红外光谱区（特别是在850 nm）的飞秒脉冲孤子效应压缩,提出了一种新的反常群速度色散（2=-50.698 ps2/km）、小高阶色散和高非线性（=268.419 1 W-1/km）二氧化硅芯光子晶体光纤结构,建立了包含高阶色散和拉曼散射的非线性薛定谔方程,研究了高斯脉冲在此光纤中传输时,光纤长度和孤子阶数对脉冲压缩的影响,分析了光纤中2~5阶色散,研究表明:孤子阶数为8时,品质因子和压缩因子均达到最大,初始脉冲的峰值功率P0=3 357.8 W,压缩效果最好;优化光纤几何和光学参数,可以得到了高品质因数、小底座的超短光脉冲。     

光子晶体光纤飞秒激光放大器抽运方式的研究

对不同抽运方式下光子晶体光纤飞秒脉冲放大器中的脉冲演变过程进行了数值模拟和实验验证。在数值模拟上,采用了速率方程和非线性薛定谔方程相结合的理论模型;该模型考虑到端面抽运引起光纤中的非均匀增益分布、群速度色散和自相位调制三者之间的相互作用。模拟结果表明,相比于前向抽运放大方式,采用背向抽运放大方式不仅输出功率高,而且放大脉冲具有更窄的时域和光谱宽度,即较小的时间带宽积和更少的非线性积累。在验证实验上,搭建了基于前向和背向抽运方式的光子晶体光纤飞秒激光放大器;获得的实验结果与数值模拟结论一致,并对放大脉冲演变过程的物理机制进行了讨论。     

基于光子晶体光纤的高斯脉冲光谱压缩数值研究

为了获得高质量的窄线宽光脉冲,采用单模光纤和光子晶体光纤相结合的光谱压缩技术,通过分步傅里叶变换方法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了1550nm波段高斯脉冲光谱压缩过程。结果表明,当初始脉冲的脉宽、峰值功率及所采用光子晶体光纤的参量一定时,光谱压缩存在一最佳光子晶体光纤长度;且初始光脉冲的峰值功率越大,所采用光子晶体光纤的非线性系数越大,所需光子晶体光纤最佳长度越短,所得谱压缩比越大;利用最佳长度为4.152m的光子晶体光纤对峰值功率为110W、初始脉宽为0.65ps的高斯脉冲进行光谱压缩时,可得谱压缩比为3.47的最佳谱压缩光脉冲;脉冲形状对光谱压缩产生一定的影响,高斯脉冲较超高斯脉冲光谱压缩效果更好。该研究结果对研制窄线宽、超短脉冲光纤激光器具有指导意义。     

Pulse-width compression based on photonic crystal fiber

Since the first PCF was fabricated in 1996 ,PCF hasattractedthe significant attention due toits unique char-acteristics . One of the highlights is that ,according tothe flexibility of conveniently changing the core area ofPCF,a smaller mode-field area can…     

Effects of the cross-phase modulation on the propagation of femtosecond optical pulses in photonic crystal fibers

The propagation of two femtosecond pulses in the region with minimum group-velocity dispersion, influenced by the cross-phase modulation (XPM) in photonic crystal fiber (PCF), is investigated in this paper. The adaptive split-step Fourier method is used to simulate the generalized nonlinear Schr?dinger equations (GNSE). The numerical results show that the combination of the Raman scattering and XPM can make the spectrum and the pulse shape changed, inducing the pulse compression and supercontinuum generation. The Raman effect from molecular vibrations, which can make the pulse spectrum in anomalous-dispersion region to be more symmetrical, is also discussed.     

光子晶体光纤中非线性传输的数值研究

数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输过程,详细计算分析了自相位调制（SPM）、脉冲内拉曼散射（ISRS）、自陡峭（SS）以及群速度色散（GVD）、三阶色散（TOD）、四阶色散(FOD)对脉冲传输和频谱的影响。结果表明,在反常色散区,脉冲内拉曼散射以及三阶、四阶色散对频谱的展宽和脉冲的平滑都有着重要作用;而自陡峭是使高阶孤子分量产生分裂衰变,对光谱的不对称展宽有一定影响。