光纤传输的脉冲展宽研究

利用傅立叶方法解非线性薛定谔方程,对单模光纤传输中非线性色散的脉冲展宽进行了研究。通过详细计算,给出了高斯脉冲的均方根宽度以及展宽因子的表达式。同时,作出了光纤内色散造成的高斯脉冲展宽和展宽因子随距离的变换关系图线。并分析研究了光纤色散对不同宽度脉冲的影响。对脉冲压缩技术的研究具有一定的参考价值。     

光纤脉冲分析仪的设计

针对光纤色散特性会引起传输信号的畸变,限制通信容量,指出对光纤色散参数、光信号在长距离传输后脉冲展宽程度的准确测量,可以提供可靠的设计数据来源,在实际的工程应用中有着重要意义.根据对色散基本理论的讨论,分析光脉冲在光纤中传播的展宽现象.自行研制了一套用于多模光纤色散测量的脉冲展宽测试设备,已应用在教学实验和工程实践中.     

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。     

偏振模色散补偿对脉冲展宽的影响

在高速光纤通信系统中,偏振模色散(PMD)已被认为是限制光纤通信系统性能的一个主要因素,而脉冲的均方根展宽是表征信号传输性能的一个重要的物理量.研究了偏振模色散对脉冲展宽的影响,推导出含有一阶偏振模色散补偿的光纤链路中偏振模色散矢量的自相关函数的分析表达式.在此表达式的基础上,推出了以高斯脉冲为例的一阶偏振模色散补偿系统中的均方根脉宽解析表达式.     

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。     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

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。     

非线性色散光纤中脉冲展宽的分析研究

本文利用矩方程的方法，对光纤非线性色散的脉冲展宽进行分析研究，给出了均方根脉冲宽度随距离变化的级数表达式，以便在实际应用中根据具体要求，给出不同精度的脉冲展宽值。同时合理与均衡线性、非线性和入射波三者的系数、实现脉冲展宽的相互补偿，减缓脉冲展宽度。     

不同剖面DDF中啁啾高斯脉冲展宽的研究

文章从理论上推导了啁啾高斯脉冲在5种不同群色散剖面光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽的影响.与常规单模光纤(SMF)相比,这5种色散缓变光纤(DDF)中的脉冲展宽较慢,能有效抑制脉冲展宽,但这5种DDF之间也存在着较大的差异.初始啁啾对脉冲的影响体现在:当β2c＞0时,脉冲展宽速度比无啁啾时要快;当β2c ＜0时,脉冲有一初始窄化过程,之后又快速展宽.     

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.     

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     

飞秒激光脉冲在大气中的色散及补偿

卫星飞秒激光测距理论上可达到亚微米量级的测距精度,但飞秒激光脉冲在大气中传输时由色散导致的脉冲展宽显著,会使测距精度下降。为补偿飞秒激光脉冲在大气中的色散需对其色散量进行定量计算。推导了飞秒激光脉冲在大气中的群速度色散和脉冲展宽公式,表明脉冲展宽程度和群速度色散及传输距离有关;中心波长相同的飞秒激光脉冲脉宽越窄色散越严重,而当脉宽相同时,中心波长越短色散越严重。计算比较了大气和BK7玻璃的群延时、群速度色散和三阶色散。卫星激光测距系统应采用中心波长较长的1 550 nm的飞秒激光脉冲,脉宽应适当选取。由于飞秒激光色散严重,提出了采用单模光纤序列进行粗补偿和采用光栅对进行精密补偿的两种补偿相结合的方式对其色散进行补偿。     

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.     

超短激光脉冲在线性色散光纤中的传播

研究了线性光纤中色散导致光脉冲展宽的详细物理过程,以此为光纤中光孤子产生的物理过程作物理上的准备。     

10GHz ps光孤子在G652光纤中的绝热传输实验

利用二次谐波频率分辨光学门(FROG)脉冲分析仪,实验研究了一阶啁啾ps光孤子在普通单模光纤(SMF)中长距离绝热传输时脉冲波形、脉宽和啁啾的变化规律。实验结果表明,在色散较大的标准SMF中,一阶啁啾孤子的稳定传输长度超过1000个色散长度,即很好地保持双曲正割波形不变(啁啾不影响孤子的波形),但啁啾孤子的脉宽展宽速度高于非啁啾孤子绝热传输的微扰结果;采取预加重措施,可以减小孤子脉宽的增大。因此,对于占空比较小的ps孤子脉冲,可以不必采用复杂的消啁啾和色散管理措施,就可以利用绝热方式进行稳定传输。     

光纤偏振模色散和偏振相关损耗对超短光脉冲传输的影响

采用琼斯矩阵与随机耦合的波片模型（Monte—Carlo）方法相结合研究了在偏振模色散（PMD）和偏振相关损耗（PDL）共同作用下,超短光脉冲经光纤传输后脉冲被展宽的统计特性。结果表明,通过与偏振模色散的相互作用,偏振相关损耗可以引起光脉冲的压缩效应,同时脉冲展宽和压缩的概率密度分布与光纤偏振模色散及偏振相关损耗的相对数值存在十分密切的关系。在偏振模色散为0．05ps／km^1/2,光纤长度为75km的情况下,当偏振相关损耗均值从0．07dB／km增加到0．49dB／km时,光脉冲被压缩的概率从4．3％增大到92．9％。无论何种情况下,脉冲压缩和展宽的概率密度均可用瑞利-麦克斯韦分布函数进行描述。     

Influence of Initial Chirp on Propagation of Super-Gaussian Pulse inside Fiber

Under the condition of combined effects of group-velocity dispersion and self phase modulation, the step Fourier method is used to simulate the propagation of initial chirped super Gaussian pulses inside fiber. The initial chirp influences the shapes of super Gaussian pulses in propagation process, and positive and negative chirps have different effects. For the existing of initial chirp, the splits of pulses and the spreading speed move ahead and increase. When the amplitude of super Gaussian pulses increases by 1.4 times, in the range of | C |<1.5, pulses can keep good shapes along their propagation distance. Even if | C | increases to 3.5, their shapes are also good. Most energy of pulse is still at the middle parts. These results show that, for the initial chirped super Gaussian pulses, the influence of initial chirp will be decreased by increasing the intensity of pulses. This will be of benefit to optical communication.