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。

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。

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。

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。

初始啁啾对单模光纤中超高斯脉冲传输特性的影响

从非线性Schr(o|¨)dinger(NLS)方程出发,采用变分法,导出了单模光纤中超高斯脉冲参数随传输距离的演化方程组,求出了振幅与脉宽、频率与啁啾、脉宽与啁啾之间的三个解析约束关系,得出了脉宽随传输距离演化的解析解,用龙格-库塔法进行数值求解描绘了初始啁啾和脉冲前后沿锐度对单模光纤中超高斯脉冲脉宽的影响。结果表明:初始啁啾和脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲的振幅、脉宽、啁啾和相位有直接影响,超高斯脉冲传输过程中会产生啁啾,但脉冲中心的等效频率保持为常数。

载波相位对超高斯脉冲的影响

研究了载波相位对超高斯脉冲的影响,数值模拟了载波相位与几周期超高斯脉冲的脉冲能量、时间重心、均方根脉冲宽度之间的关系.结果表明,当脉冲宽度在几个光学振荡周期时,载波相位对超高斯脉冲的性质就开始有较显著的影响,不同数值的载波相位对超高斯脉冲的影响不相同.不同阶数的超高斯脉冲受到载波相位的影响也不相同,阶数越高,载波相位对超高斯脉冲的影响越大.

光纤中皮秒超高斯脉冲的传输特性研究

用龙格—库塔算法对描述超高斯脉冲在光纤中传输的微分方程组进行了数值求解,数值结果表明光纤的二阶色散、三阶色散和脉冲初始啁啾使脉宽展宽,光纤非线性对脉宽有压缩作用。求出了能使超高斯脉冲在光纤中持续保形传输的用非线性系数归一化的二阶色散系数,该系数随超高斯脉冲的锐度因子增大而减小。当脉冲不能保形传输时频率与相位出现抖动,由此带来更严重的频率啁啾,而光纤三阶色散和初始啁啾的增大也会加剧频率与相位的抖动。

Compton散射对等离子体中亚皮秒超高斯脉冲传输特性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型、非线性薛定谔方程及龙格-库塔算法和变分法,研究了Compton散射对亚皮秒超高斯脉冲在等离子体传输的影响,给出了该脉冲传输演化的修正方程,并进行了数值计算,结果表明:与Compton散射前相比,Compton散射使脉宽压缩程度和非线性效应增大,脉冲展宽降低,非线性增强效应有效地削弱了色散效应;使脉宽趋于最大和最小时频率抖动,啁啾不为0;使超高斯脉冲振幅、啁啾和脉宽随传输距离增大振荡演化加快,频率和相位呈线性关系的抖动,脉冲中心位置呈准线性关系;Compton散射对超高斯脉冲保形传输有重要影响。

二阶群色散对超高斯脉冲频谱影响的解析研究

在考虑二阶群色散的情况下,从理论上推导了超高斯脉冲频谱的解析表达式.该式表明:超高斯脉冲在光纤中传输时群速度色散(GVD)效应并不改变脉冲频谱,只改变每个频谱分量的相位;超高斯脉冲的频谱只与脉形(由参数m决定)和初始啁啾有关.以解析式为基础绘制的频谱图表明:超高斯脉冲频谱的最大特点是具有较大的底座,且出现了旁瓣,因此,有更宽的频谱宽度与之对应.

啁啾超高斯脉冲半导体激光器频谱的补偿修正研究

利用一段色散位移光纤(DSF)对半导体激光器产生的皮秒啁啾超高斯脉冲的频谱补偿修正,获得了较好的修正结果。适当压缩脉冲频谱可以减小码间干扰,防止频谱因过度展宽而导致信号脉冲失真,从而在一定程度上有利于超高斯脉冲的稳定传输,提高光纤系统的传输距离。研究时,采用对称分步傅里叶法(SSFM),数值模拟了初始啁啾为-3,初始脉宽为10ps,峰值功率为30W的啁啾超高斯脉冲,在DSF中传输时消啁啾的频谱演变过程。模拟结果表明,利用长度为0.5m的DSF可以最大程度上消除该初始脉冲的"红移"啁啾。

超高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输特性

基于非线性薛定谔方程和应用变分法导出的具有不同陡峭程度的超高斯光脉冲在光子晶体光纤中传输时的演化方程组,研究了超高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输特性.导出了超高斯脉冲参数随传输距离的变化关系式,并对结果进行了分析讨论.结果表明:脉冲振幅和脉冲宽度满足绝热关系,频率保持不变,脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲中心位置没有影响和脉冲在传输过程中会产生啁啾.

光子晶体光纤中脉冲阶数与初始啁啾对超高斯脉冲传输的影响

采用分步傅里叶法数值模拟了超高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程,着重分析了超高斯脉冲的脉冲阶数及所带初始啁啾对信号传输的影响.结果表明:随超高斯脉冲阶数增大,脉冲输出波形出现分裂,频谱加宽.若初始啁啾为正,则会使波形振荡分裂加剧,频谱进一步加宽;而若初始啁啾为负,则输出波形无分裂,输出频谱变窄.

余弦-超高斯脉冲的演化特性研究

本文研究了余弦-超高斯(CSG)脉冲在光纤中的演化特性并对CSG脉冲在光纤中的传输过程进行了数值研究。得到了脉冲的初始相位φ0和脉冲阶数m对脉冲传输过程及其演化规律的影响。结果表明,增大φ0值到80 rad时的一阶余弦-超高斯脉冲可以在相对较长的光纤中实现脉冲压缩;而高阶余弦-超高斯脉冲在经历较短的脉冲压缩后,随即展宽。脉冲阶数越高,其脉冲压缩所经历光纤长度越短。本文还将余弦-超高斯脉冲、简单高斯脉冲和双曲正割脉冲进行对比,对比结果表明双曲正割脉冲展宽速度最快,简单高斯脉冲次之,而余弦-超高斯脉冲的展宽速度最慢。所提出的余弦-超高斯脉冲对光纤色散不敏感,该研究对于实际中要得到大容量,长距离通讯用的特殊脉冲的研究提供了一定的理论依据。

三阶群速度色散和初始啁啾对超高斯脉冲传输的影响

本文利用非线性薛定谔方程,通过数值模拟,分析了三阶群速度色散和初始啁啾对超高斯脉冲传输的影响。结果表明三阶色散效应会引起光脉冲的脉宽展宽、脉幅下降、脉冲畸变和振荡拖尾等畸变,降低输出的信噪比,导致光信号传输质量的下降。

三五阶非线性下啁啾超高斯脉冲的啁啾和频谱

利用三五阶非线性效应下的扩展非线性薛定谔方程,在忽略光纤色散的情况下,计算模拟了以二阶情形为例的啁啾超高斯光脉冲的啁啾和频谱。结果表明,脉冲无预啁啾时,正五阶非线性增大啁啾量,负五阶非线性在减小啁啾量的同时还改变啁啾曲线的形状。当预啁啾与五阶非线性系数同(异)号时,总啁啾增加(减小)。随着超高斯脉冲阶次的增大,总啁啾量增大,脉冲中心附近无啁啾的范围变宽,整个有啁啾的范围变小,总啁啾中预啁啾所占比重增大。脉冲无预啁啾时,正负五阶非线性分别可以增大和减小频谱展宽。预啁啾若增强非线性所致啁啾,则可能使频谱峰值结构加强,谱峰数目增多。当超高斯光脉冲的阶次或最大非线性相移增大时,在某些宽大的频谱峰上还可能出现许多精细谱峰。

SPM和GVD对单模光纤中传输的超高斯脉冲的影响

从非线性薛定谔方程出发,利用傅里叶方法进行分析,通过MATLAB进行数值模拟验证,分析了自相位调制(SPM)、群速度色散(GVD)和初始啁啾对单模光纤中传输的超高斯脉冲的影响。分析结果表明单模光纤的SPM和GVD效应引起的频率啁啾与超高斯脉冲的阶数m有关。SPM引起的频率啁啾仅发生在脉冲沿附近,呈非线性变化。

光子晶体光纤中自相位调制效应对超高斯脉冲传输的影响

为了研究光子晶体光纤的微结构对其非线性光传输特性的影响,利用超格子法和光子晶体光纤中的光传输方程,计算了光子晶体光纤中的高斯光脉冲和超高斯脉冲的自相位调制谱.计算结果表明:高斯光脉冲和超高斯光脉冲的高频端比低频端均有较大的频谱展宽,而高斯光脉冲的频谱比超高斯光脉冲的频谱具有更大的中心峰值;超高斯光脉冲较高斯光脉冲有较广的频谱范围,它们的自相位调制展宽范围均随着传输距离的增加而增大.这些现象均可以利用自陡峭效应的理论加以解释.与传统光纤相比,高斯光脉冲在传统光纤中所受自相位调制效应的影响较小.

里德堡钾原子在超高斯脉冲激光场中的量子跃迁

用含时多态展开方法,计算了超高斯脉冲激光场中里德堡钾原子两个Stark态21 s与19 f之间的量子跃迁情况.结果表明这两个Stark态之间的跃迁几率与超高斯激光场的初始振幅、脉冲形状参数m和脉冲半宽度有关;在m等于3和m等于4时,当激光场初始振幅和半宽度取合适值时,可以实现这两个Stark态之间布居数的较大跃迁,并实现终态囚禁.

超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中传输的演化行为

本文从激光脉冲在单模光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,通过分步傅里叶变换方法,数值研究了超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中脉冲形状的演化。研究表明,超高斯脉冲在单模光纤中传输将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程,且高阶色散将引起脉冲形状发生畸变;在GVD和SPM效应的共同作用下,无啁啾的超高斯脉冲在特定条件下将出现孤子演变,具有正啁啾的超高斯脉冲在传输的初始阶段,脉冲形状的变化非常剧烈,而由于负初始啁啾减弱了非线性与色散效应引起的频率啁啾,所以其脉冲波形的变化平缓一些。研究表明,SPM产生的啁啾对入射脉冲的初始啁啾有一定的补偿作用。

超高斯光脉冲在单模光纤中的传输特性分析

通过数值求解非线性薛定谔方程(NLS),分析了输入功率以及初始啁啾对超高斯脉冲在单模光纤中传输的影响,并且分析了当输入功率增大到141mW时呈现的光孤子效应。