色散渐减光纤中产生优质自相似脉冲的研究

从非线性薛定萼谔(NLS)方程出发,介绍了色散渐减光纤中抛物线脉冲的自相似传输原理以及输出的自相似脉冲的特性.研究不同的g0(色散增益系数)、不同时域包络的初始输入脉冲、不同的初始脉宽对自相似脉冲产生的影响,利用数值模拟结果对色散渐减光纤中影响自相似脉冲形成的参量进行分析,为在色散渐减光纤中产生高质量自相似脉冲的优化设计提供理论依据,发现输入具有较大g0和T0的双曲正割脉冲可以在较短的光纤长度上就获得高功率、强线性啁啾和宽频谱的抛物线型自相似脉冲,同时对自相似脉冲进行补偿时,所需的补偿光纤长度明显缩小,且可得到80fs量级的高质量压缩脉冲.     

色散渐减光纤中自相似脉冲对的演化和压缩

为了研究了自相似脉冲对在色散渐减光纤中的动力学特性,采用非线性薛定谔方程对脉冲对的演化和压缩特性进行了模拟,分析了脉冲对在演化过程中相邻区域产生的相互作用。结果表明,不考虑3阶色散时,脉冲对在自相似演化过程中,相邻的区域将产生对称性的相互振荡,而脉冲其它区域演化不受影响,通过色散补偿可以得到脉宽为128.4fs、压缩因子为7.8的压缩脉冲对;而在考虑3阶色散时,脉冲对的演化将产生畸变,相邻区域的振荡呈现不对称性,通过色散补偿技术,得到脉宽为211.6fs、压缩因子为4.7的压缩脉冲,虽然不对称性振荡使得压缩脉冲出现较明显的基座,但几乎不影响压缩质量。该研究结果对自相似脉冲对的演化的理解具有参考价值。     

梳状色散光纤中自相似脉冲传输的数值研究

从脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,以双曲渐减的正常色散渐减光纤(ND-DDF)获得线性啁啾自相似脉冲为基础,采用窗口为1550nm的色散光纤构成梳状色散光纤(CDPF),并给出了相应的理论模型,利用该模型,通过数值模拟的方法研究和分析了脉冲在接近于色散渐减光纤的色散变化趋势的梳状色散光纤中演化成自相似脉冲以及其自相似指数变化.结果表明,中心波长为1550nm的双曲正割脉冲在不同初始能量和不同初始脉冲宽度的情况下,梳状色散光纤可以产生抛物线型自相似脉冲且具有很好的线性啁啾特性.     

色散平坦渐减光纤产生平坦超连续谱的数值研究

通过数值计算，对色散平坦渐减光纤(DFDF)产生平坦超连续谱(SC)进行了研究。结果表明，该光纤中抽运脉冲峰值功率对超连续谱的形成有着重要的影响，超连续谱的产生存在阈值功率，抽运脉冲峰值功率由阈值逐步增大，超连续谱随之愈宽，平坦度愈好，但增大到一定值时，超连续谱的平坦度会开始劣化，综合考虑各因素找到了产生平坦超连续谱的最佳功率；四阶和五阶群速度色散(GVD)是该种光纤产生平坦超连续谱的决定因素，三阶及五阶以上群速度色散的作用可以忽略；进一步研究发现，超连续谱频谱展宽的机理主要来自脉冲的自相位调制效应，自变陡、受激拉曼散射等高阶非线性效应对平坦超连续谱的产生没有显著影响，在计算的时候完全可以忽略。     

色散平坦渐减光纤中超连续谱产生的特性研究

理论研究了色散平坦渐减光纤中超连续谱的产生。研究结果表明，光纤的色散特征对光脉冲的传输和超连续谱的产生有重要影响。由于住泵浦波长处光纤的色散斜率为零，因此脉冲在光纤中传输时保持对称，并产生对称的超连续谱。光纤的色散曲线越平坦，色散曲线的两个零色散波长相距就越远，越有利于超连续谱的展宽。     

三类色散渐减光纤环镜光脉冲压缩特性的比较

文章比较了3类色散渐减光纤环镜的光脉冲压缩特性,结果发现,不考虑高阶效应时,线性渐减光纤环镜需要的最佳光纤长度最短,压缩后的光脉冲质量较高;考虑高阶效应后,情况恰恰相反,高斯渐减光纤环镜需要的最佳光纤长度最短,压缩质量较高,但此时3种类型的光纤构成的非线性光纤环镜压缩特性差别不大.     

基于阶梯色散渐减光纤环镜的光脉冲压缩方法

提出了利用阶梯色散渐减光纤环镜代替色散渐减光纤环镜的光脉冲压缩方法,数值计算表明,该方法的压缩效果与色散渐减光纤环镜的压缩效果基本一致,解决了色散渐减光纤制作和选择困难的问题,给系统带来了设计灵活性.     

补偿光纤的参数对自相似脉冲压缩效应的影响

从非线性薛定谔（NLS）方程出发,用数值方法研究了在自相似脉冲压缩技术中反常色散补偿光纤的群速度色散参量(GVD参量)和非线性参量对脉冲压缩效应的影响。结果表明,补偿光纤的GVD参量对压缩因子和脉冲峰值功率的影响是周期性的,随着GVD参量数值的增大,脉冲能量按集中-分散-集中的规律周期性变化,且变化周期逐渐增大,一周期内的能量转移加剧;每次能量集中时,脉宽接近压缩极限。最佳光纤长度随着GVD参量数值的增加而下降,但不受非线性参量的影响。另一方面,非线性参量的增大会降低压缩因子,不利于脉冲压缩。通过优化选择补偿光纤参数,能够接近脉宽压缩极限,提高脉冲压缩质量。     

色散渐减光纤环形镜的一种改进方法

提出了一种由常规光纤和色散渐减光纤构成的新的非线性光纤环形镜(NOLM)。研究了该结构的动力学特性，并与色散渐减光纤(DDF)构成的环形镜进行了比较。数值结果表明，该类型光纤环形镜能产生无基座高品质超短光脉冲，压缩脉冲的啁啾小，在脉冲中心处呈线性，而且获得的脉冲能在无损耗的常规光纤中长距离稳定传输。压缩脉冲的压缩因子和基座能量与输入脉冲的初始脉宽和峰值功率有关，当输入脉冲的宽度增加时，所需的光纤长度变长，压缩因子和基座能量有所下降；当输入功率增加时，所需光纤长度变短，压缩因子和基座能量增加。研究结果还显示，在较大的输入脉冲峰值功率范围内，当脉冲获得最佳压缩时，与色散渐减光纤环形镜相比，新的光纤环形镜所用光纤长度短，压缩因子高。     

超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析

为了研究超高斯脉冲在具有不同陡峭程度的超高斯型色散渐减光纤中的传输特性，采用了非线性薛定谔方程和分步傅里叶变换的方法，数值模拟了超高斯脉冲在超高斯型色散渐减光纤中的演化规律。在反常色散区考虑色散和非线性效应的情况下，对超高斯脉冲的阐述特性进行了时域和频域上的理论分析与实验验证。结果表明，陡峭程度m=4时, 超高斯型色散渐减光纤的传输特性最好。此研究对超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析是有帮助的。     

初始啁啾对色散渐减光纤中皮秒脉冲孤子效应压缩的影响

在色散沿光纤传输方向线性减小的光纤中,用分步傅里叶方法数值模拟皮秒脉冲的传输,计算和分析了初始啁啾对色散渐减光纤中皮秒脉冲的孤子效应压缩的影响.通过分析脉冲压缩比,最佳光纤长度,压缩后的脉冲峰值功率和脉冲压缩质量的变化,发现加入初始啁啾,可以使皮秒脉冲得到更好的压缩.     

脉冲在非线性渐增光纤中自相似演化的研究

为了研究超短脉冲在非线性渐增光纤中自相似演化的特性,采用理论分析与数值模拟的方法,对脉冲在非线性渐增光纤中的传输演变进行了数值仿真.结果表明,脉冲在非线性渐增光纤中的传输与在具有放大增益的光纤或色散渐增光纤中一致,均能实现脉冲的自相似演化,最终演化为具有良好线性啁啾特性抛物形脉冲,仿真结果验证了脉冲在非线性渐增光纤中的传输方程具有渐进解.由于输出抛物脉冲具有良好的线性啁啾,此研究结果对实现高质量的脉冲压缩是有帮助的.     

色散阶变光纤中啁啾演变的研究

给出了色散阶变光纤中群速度色散效应导致的啁啾表达式，采用数值方法模拟了该光纤中的啁啾演变过程。研究结果表明：色散阶变光纤中的啁啾以色散缓变光纤中啁啾为中心跳跃式变化，逐渐与色散缓变光纤中啁啾重合，且比常规光纤中的啁啾小。     

掺镱光纤放大器中脉冲自相似演化特性分析

为了研究自相似演化对于高功率超短脉冲系统产生的影响,采用非线性薛定谔方程,对掺镱光纤放大器中自相似解进行了理论分析,得到初始脉冲、脉冲宽度、增益系数、增益色散等参量变化时对其自相似演化产生不同的影响.结果表明,初始脉宽不同时,只有其初始色散长度和光纤长度相接近时,才可以实现脉冲自相似的演化;初始输入脉冲不同时均能演化成抛物线形,但是演化的进程不同;大的增益系数可以获得高功率、宽频谱的自相似脉冲;增益色散对自相似放大起滤波作用.研究结果对设计自相似脉冲放大器具有一定的借鉴价值.     

高非线性色散平坦微结构光纤的研究

利用矢量等效折射率法计算了空气孔间距和包层空气填充率对微结构光纤的非线性系数以及结构色散的影响,通过计算发现孔间距对结构色散曲线的走向起决定性作用,而包层空气填充率的影响主要是使得结构色散大小和位置发生变化,同时减小孔间距以及增大包层空气填充率都会提高非线性系数,最终设计出了几种不同特性的800nm处色散平垣高非线性微结构光纤。