光脉冲在非啁啾光纤光栅中的透射传输研究

基于均匀布拉格光纤光栅的色散特性,阐述丁激光啁啾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透射传输特性。讨论了光源线宽、光栅长度、光栅耦合系数等光栅参数以及初始脉宽、初始啁啾等参量对补偿光纤长度的影响,通过理论计算和模拟实验研究光栅对脉冲的补偿能力。     

光脉冲在非啁啾光纤光栅中的透射传输研究

基于均匀布拉格光纤光栅的色散特性,阐述了激光啁啾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透射传输特性.讨论了光源线宽、光栅长度、光栅耦合系数等光栅参数以及初始脉宽、初始啁啾等参量对补偿光纤长度的影响,通过理论计算和模拟实验研究光栅对脉冲的补偿能力.     

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。     

无初始啁啾高斯光脉冲的色散展宽及色散补偿

对无初始啁啾高斯脉冲在普通单模光纤中的传输特性及线性啁啾光纤光栅的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。结果表明,光纤的色散导致了传输脉冲的展宽,线性啁啾光纤光栅能够实现对展宽脉冲的良好补偿,啁啾光栅时延曲线的平滑度和线性度都是影响其色散补偿性能的重要因素。本文对啁啾光纤光栅的制作及其在色散补偿中的应用有一定的指导意义。     

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。     

啁啾光纤光栅补偿光纤色散的研究

啁啾光纤光栅被认为是目前最有实用价值的色散补偿方案之一。分析了啁啾光纤光栅补偿色散的基本原理,从简单模型出发分析了啁啾光纤光栅的色散补偿能力,用数值法研究了啁啾光纤光栅的时延及色散特性,并比较了变迹型与非变迹型啁啾光纤光栅。结果表明要获得较大的色散,要求光纤光栅有较长的长度和较小的啁啾。同时为了消除色散曲线的振荡还必须采取适当的变迹方法。     

啁啾光纤光栅引起的系统色散功率代价

分析了啁啾光纤光栅对光脉冲信号的作用 ,计算光脉冲经过一定距离传输并由啁啾光纤光栅进行色散补偿后的脉冲展宽情况 ,同时分析啁啾光纤光栅群时延抖动对系统色散代价的影响。在系统色散功率代价一般要小于1dB的条件限制下给出啁啾光纤光栅群时延抖动的幅度、周期与系统单信道速率这三个参量之间存在相互关系     

色散补偿技术在1550nm模拟CATV长途传输系统中应用的研究

色散因素是制约1550nm模拟CATV系统无电中继传输距离的主要因素,本文提出利用已经商用化的色散补偿器件对长距离普通光纤CATV模拟传输系统中的色散进行补偿,并对比了色散补偿光纤和啁啾光纤光栅进行色散补偿的优缺点,同时文章给出了光纤光栅进行色散补偿的最佳位置。模拟系统采用皮长传输,采用啁啾光纤光栅实现对模拟信号的色散补偿可以充分发挥啁啾光纤光栅的低损耗的特性和对单波长进行补偿的特性,本文在国内首次提出采用啁啾光纤光栅（CFG）对1550nmCATV模拟系统长距离光纤传输进行了散补偿,并引用试验证明采用光纤光栅在保证较好载噪比（C／N）和三阶差拍失真（CTB）指标的情况下,能够大幅度地补偿二阶组合失真（CSO）的恶化。     

PMD补偿系统中啁啾光纤光栅的啁啾系数和有效折射率的选择

啁啾光纤光栅是用于偏振模色散补偿的重要光无源器件。本文对基于两个啁啾光纤光栅的偏振模色散补偿系统进行了分析。重点分析了啁啾光纤光栅的一阶啁啾系数c1和两个光栅之间的有效折射率差△n变化对系统补偿特性的影响，并进行了数值仿真。     

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.     

飞秒激光对光纤布拉格光栅的曝光实验研究

采用聚焦的红外飞秒激光对紫外激光刻写的Ⅰ型光纤布拉格光栅(FBG)分别进行了单点和扫描式曝光实验,重点研究了飞秒激光脉冲能量远低于光纤的损伤阈值情况下,脉冲激光对光栅光谱的影响。实验发现,激光单点照射栅区任意位置时,照射过程中的光谱有较大红移,且光谱结构不再是单透射峰而是不规则的多透射峰;然而照射结束后的布拉格波长蓝移且光栅透射率增加,随着曝光时间的增加该变化逐渐趋于饱和。通过建立非均匀温度场扩散模型,激光诱导的折射率变化会叠加在原光栅的折射率调制分布上,理论仿真了不同曝光时间后和曝光过程中的光谱变化,与实验结果非常吻合。     

一种新型的高功率双波长自相似抛物线脉冲激光器

基于正色散单模光纤、掺Yb3+增益光纤和多模光纤光栅,提出了一种可调高功率双波长自相似抛物线脉冲激光器。采用非线性薛定谔方程描述双波长自相似抛物线脉冲的传输和演化过程,并利用分步傅里叶方法进行数值模拟。输入脉冲在正色散单模光纤与掺镱增益光纤中产生自相似抛物线脉冲,多模光纤布拉格光栅对激光器进行双波长选择,通过调节偏振控制器实现双波长稳定运行。数值模拟分析结果表明该激光器的运行是可行且有效的。     

Theory and simulation of passive modelocking dynamics using a long-period fiber grating

A novel modelocking technique is presented in which the intensity-dependent mode-coupling dynamics of a long-period fiber grating is used to achieve modelocking in a passive optical fiber laser. By an appropriate choice of the grating period, a resonant coupling occurs between co-propagating core and cladding modes, causing the low-intensity wings of the pulse to be transferred to the cladding mode and be attenuated. In contrast, the higher intensity peaks of a pulse are detuned from resonance by the nonlinearity and remain largely unaffected. Numerical studies of this pulse-shaping mechanism show that the laser produces stable mode-locked soliton-like pulses which are limited in bandwidth by the smaller of either the grating transmission bandwidth or amplifier bandwidth.     

超声脉冲导入光纤光栅的动态光谱特性研究

提出超声以矩形脉冲波的形式轴向导入光纤光栅,分析超声脉冲作用于光纤光栅的机理;在此基础上,设计超声脉冲发生电路以及超声换能器,用高电压脉冲驱动堆栈式压电陶瓷产生沿光纤轴向的压缩脉冲,并通过符合声阻抗匹配的铝锥结构将脉冲幅值放大,高效地耦合进光纤光栅;采用CCD成像法高速采集光纤光栅在时域上的动态反射光谱,分析其时域上的光谱变化规律。结果表明:超声脉冲波长远大于光纤光栅长度时,超声脉冲导入的光纤光栅可有效搬移光谱,在脉冲作用时刻中心波长发生漂移。为超声脉冲与波分复用解调技术相结合提供参考。     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

Compensation of dispersion in optical fibers for the 1.3-1.6 μmregion with a grating and telescope

The transmission of ultrashort optical pulses over long distances in optical fibers is limited by pulse broadening due to group velocity dispersion. A grating and telescope dispersion compensator with group velocity dispersion of equal magnitude and opposite sign can compensate for the fiber dispersion. The possible benefits of such dispersion compensation in the 1.3-1.6-μm wavelength region are investigated. The results show that compensation of first-order dispersion at 1.55 μm in a fiber with zero dispersion near 1.3 μm is primarily limited by the second-order dispersion of the grating and the telescope compensator. For a wavelength slightly greater than the zero dispersion wavelength, both the first- and second-order group velocity dispersion can be canceled by the grating and telescope dispersion compensator, allowing transmission exceeding 100 Gb/s over 100 km     

光纤—光纤光栅脉冲压缩器的研究

本文提出了利用正常色散光纤加线性啁啾光纤光栅组成全光纤光脉冲压缩器方案,理论和数值分析了压缩器的压缩特性,给出光纤－光纤栅压缩器的设计规则,指出了有关文献压缩器设计规则的局限性,提出了新结论。