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。     

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。     

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。     

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。     

初始啁啾补偿光纤色散效应的数值研究

以具有初始啁啾的高斯脉冲在单模光纤中的传输为例,分析、计算了线性初始啁啾对光纤二阶、三阶色散效应的影响,指出了初始啁啾进行色散补偿的适用范围和条件,并对二阶、三阶色散完全补偿光纤链路中40Gbit/s短脉冲传输效果进行了数值计算,结果表明,依据入射功率选择合适的初始啁啾,能使脉冲稳定传输距离大幅提升.     

单模光纤中无初始啁啾超高斯脉冲特性的研究

从光脉冲在光纤中传输演变所满足的基本方程出发,深入研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性,理论分析了影响最窄脉冲宽度位置的不同因素,仿真得到了最窄脉冲宽度位置与初始脉冲宽度、二阶群速度色散系数所符合的近似分布函数。仿真结果表明,无初始啁啾超高斯脉冲入射单模光纤后脉冲波形将不再保持单峰结构,而是经历一个从近平顶到多峰再到单峰的演变过程;脉冲宽度在色散的作用下将经历一个先窄化后变宽的过程。最窄脉冲宽度位置的研究对于实际光通信和光传感中色散补偿位置的确定具有一定的指导意义。     

单模光纤中高斯脉冲无啁啾稳定传输

在分析单模光纤群速度色朦胧（GVD）效应和自相位调制（SPM）效应相互作用的基础上，导出GVD和SPM共同作用引起的啁啾表达式，全面分析了色散长度LD、非线性长度LNL与啁啾变化的关系。结果表明：随着LD/LNL的不同，啁啾特性有着显著变化，当N=LD/LNL=1，即实现了单模光纤中群速度色散效应与非线性效应相互作用所致啁啾的最佳匹配，通过控制脉冲输入功率，可望实现高斯光脉冲无啁啾的稳定传输。     

单模光纤中超高斯脉冲传输特性的研究

文章数值研究了一阶非线性和色散对超高斯脉冲传输的影响.结果表明:正的高阶色散引起的超高斯的振荡出现在脉冲后沿的峰值和拖尾上,负的高阶色散引起的超高斯脉冲的振荡出现在脉冲前沿的峰值和拖尾上;脉冲沿形状参数m越大,一阶非线性和二阶色散引起超高斯脉冲在传输的初始阶段峰值变得更大,且脉宽变得更窄;随着传输距离的增大,峰值变得更小而脉宽变得更宽,啁啾增加的更大;m越小,在脉冲的中心附近较大范围内啁啾的线性越好.     

光纤GVD和SPM效应所致频率啁啾的匹配

在分析单模光纤群速度色散(GVD)效应和自相位调制(SPM)效应相互作用的基础上，推导出GVD和SPM共同作用引起的啁啾表达式；全面分析了色散长度LD、非线性长度LNL与啁啾变化的关系。结果表明，随着LD／LNI的不同，啁啾特性有着显著变化；当N=LD／LNL=1，即实现了单模光线纤中群速度色散效应与非线性效应相互作用所致啁啾的最佳匹配；通过控制脉冲输入功率，可望实现光脉冲无啁啾的稳定传输。     

单模光纤中高斯脉冲无啁啾稳定传输

在分析单模光纤群速度色散(GVD)效应和自相位调制(SPM)效应相互作用的基础上,导出GVD和SPM共同作用引起的啁啾表达式,全面分析了色散长度L_D、非线性长度L_(NL)与啁啾变化的关系。结果表明:随着L_D/L_(NL)的不同,啁啾特性有着显著变化,当N=L_D/L_(NL)=1,即实现了单模光纤中群速度色散效应与非线性效应相互作用所致啁啾的最佳匹配,通过控制脉冲输入功率,可望实现高斯光脉冲无啁啾的稳定传输。     

半导体光放大器中SPM效应对光脉冲传输性能的影响

为了研究半导体光放大器（SOA）中自相位调制（SPM）效应对光信号传输性能的影响,从SOA中光脉冲的传输方程出发,采用数学推导的方法,分析了SPM 效应的产生机理,得到了光脉冲经SOA 放大后的时域和频域变化特性,并针对无啁啾和带啁啾光脉冲两种情况进行了仿真研究。结果表明:SPM 导致了光脉冲时域波形的倾斜和频谱的红移,并且随增益的变大倾斜和红移的程度增强;啁啾系数的符号决定了频谱是红移还是蓝移。     

Self-phase modulation and spectral broadening of optical pulses insemiconductor laser amplifiers

Amplification of ultrashort optical pulses in semiconductor laser amplifiers is shown to result in considerable spectral broadening and distortion as a result of the nonlinear phenomenon of self-phase modulation (SPM). The physical mechanism behind SPM is gain saturation, which leads to intensity-dependent changes in the refractive index in response to variations in the carrier density. The effect of the shape and the initial frequency chirp of input pulses on the shape and the spectrum of amplified pulses is discussed in detail. Particular attention is paid to the case in which the input pulsewidth is comparable to the carrier lifetime so that the saturated gain has time to recover partially before the trailing edge of the pulse arrives. The experimental results, performed by using picosecond input pulses from a 1.52-μm mode-locked semiconductor laser, are in agreement with the theory. When the amplified pulse is passed through a fiber, it is initially compressed because of the frequency chirp imposed on it by the amplifier. This feature can be used to compensate for fiber dispersion in optical communication systems     

自相位调制的频谱展宽研究

光纤中的自相位调制(SPM)会导致光脉冲的频谱展宽.文章作者通过调整光纤参数和光脉冲参数,利用OptisyStem软件成功地模拟出了SPM效应,并详细分析了光纤长度、峰值功率、脉冲形状和初始啁啾等参数对SPM谱的影响,观察到了负的初始啁啾使光纤输出端的脉冲频谱窄化的现象.     

半导体光放大器对超短光脉冲频谱特性的影响

为进一步理解半导体光放大器工作的物理本质，从速率方程出发，采用分段模型数值分析了超短光脉冲经SOA后的输出频谱和由SOA产生的附加啁啾特性。结果表明：SOA引起的附加啁啾是与SOA的偏置电流、初始信号脉冲的波长、脉冲形状、峰值功率以及脉冲宽度等因素有关；对应的输出脉冲的频谱形状也与上述因素密切相关。     

高功率光纤激光器中自相位调制的实验研究

利用主振荡功率放大(MOPA)结构高功率皮秒脉冲全光纤激光器,对高功率皮秒脉冲放大器中自相位调制(SPM)效应进行了实验研究。激光器种子源是自行搭建的半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模光纤激光器。为了抑制非线性效应,使用一个自制重频倍增器把种子脉冲的重频增加到328 MHz 后再放大。放大器部分采用三级放大结构,最终获得了中心波长为1 066.5 nm,3 dB 光谱线宽约为2.5 nm,平均功率为91W 的稳定皮秒脉冲激光输出。实验对光脉冲在放大的过程中自相位调制引起的光谱变化进行了研究。对激光器输出光谱的分析表明,随着功率的增大,高功率光纤激光器中自相位调制效应受到入射脉冲的初始啁啾和脉冲形状的影响程度也随着变大,与此同时还受到自陡峭效应的影响。     

蓝移啁啾和红移啁啾的相互作用关系

通过研究群速度色散（GVD）和自相位调制（SPM）的相互作用，推导出了蓝移啁啾和红移啁啾共同作用所致啁啾的解析表达式。研究结果表明，当色散长度LD和非线性长度LNL确定后啁啾随Z和T的变化特性完全确定，随着LD／LNL的不同，啁啾特性发生了明显变化，通过控制输入功率可实现无啁啾传输，保持脉冲的稳定性。     

Simultaneous compensation of laser chirp, Kerr effect, anddispersion in 10-Gb/s long-haul transmission systems

The effects of chirp and fiber nonlinearity in a directly modulated 10-Gb/s intensity-modulated direct-detection (IM-DD) fiber transmission system are investigated by simulation, and a simple and flexible technique for compensating these effects is discussed. Self-phase-modulation (SPM) in optical fiber can be equalized by an anomalous dispersion fiber, whereas pulse broadening caused by laser transient chirp can be compensated by normal dispersion. Using these characteristics, laser transient chirp, SPM, and fiber dispersion can be simultaneously compensated by equalizing fibers inserted within certain intervals. Optimum compensation is always realizable for such fixed equalizing fibers, since the magnitude of SPM can be controlled by changing the optical power in the fiber. Simulation suggests that this technique enables 10-Gb/s, 100-km fiber transmission by direct modulation     

分析任意光脉冲传输的矩阵方法

本文用矩阵分析方法讨论了任意时间场分布的光脉冲在一般色散介质中的传输,引入了光脉冲质量因子M_τ~2和一般化的脉冲复参数P~(-1),得到了具有任意形状和任意啁啾的光脉冲在色散光学系统中传输的ABCD定律。