高非线性光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩(特邀)

采用全矢量有限元法和分步傅里叶法模拟计算了高非线性光子晶体光纤在近红外光谱区(特别是在850 nm)的飞秒脉冲孤子效应压缩,提出了一种新的反常群速度色散(β_2=-50.698 ps^2/km)、小高阶色散和高非线性(γ=268.419 1 W-1/km)二氧化硅芯光子晶体光纤结构,建立了包含高阶色散和拉曼散射的非线性薛定谔方程,研究了高斯脉冲在此光纤中传输时,光纤长度和孤子阶数对脉冲压缩的影响,分析了光纤中2～5阶色散,研究表明:孤子阶数为8时,品质因子和压缩因子均达到最大,初始脉冲的峰值功率P0=3 357.8 W,压缩效果最好;优化光纤几何和光学参数,可以得到了高品质因数、小底座的超短光脉冲。

基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究

针对光纤通信中密集波分复用系统各信道的在线平坦光放大这一光通信问题,提出利用级联高非线性光纤来设计增益平坦的拉曼光纤放大器。对高非线性光纤(As-S光纤)拉曼增益谱前后沿进行线性拟合处理,利用不同波长泵浦抽运同种光纤,实现前放大后增益补偿,并考虑信号光损耗不同,在输出端得到了一个近似固定的功率输出值,并分析了影响拉曼光纤放大器输出特性的因素。模拟结果表明:平均增益为20.45dB,增益平坦度为0.15dB。

飞秒脉冲在高非线性光纤中产生超连续谱的特性

采用分步傅里叶方法,对飞秒脉冲在高非线性光纤中超连续谱(SC)的形成过程进行了研究,分析了脉冲峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱特性的影响。结果表明,脉冲峰值功率、脉冲宽度以及初始啁啾对超连续谱的形成有着极其重要的影响;当脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之愈宽(-20 dB处谱宽从170 nm展宽到400 nm以上),平坦度愈好。与之相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;初始负啁啾有利于脉冲SC谱的展宽而正啁啾使脉冲SC谱的展宽受到一定抑制。进一步研究表明,适当的峰值功率超短啁啾脉冲在高非线性光纤传输时,得到没有泵浦成份残余的超宽且平坦超连续谱。

高非线性光纤产生自相似抛物线脉冲的特性研究

基于脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程,采用数值计算的方法对脉冲在高非线性光纤中演化成自相似抛物线脉冲的传输特性进行了研究。结果表明,脉冲在不同初始能量和啁啾参量的情况下,高非线性光纤产生自相似抛物线脉冲,且随着归一化长度的增大,脉冲的自相似指数从0.0796减小到0.0720。进一步的研究表明:啁啾高斯脉冲在光纤传输过程中,脉冲逐渐展宽,同时正啁啾越大,其自相似演化结果越差;参数N=8的正负啁啾脉冲分别演化成平顶自相似抛物线脉冲以及三角形脉冲。

高非线性光子晶体光纤中超连续谱产生的特性研究

利用数值方法求解广义非线性薛定谔方程,数值模拟了光脉冲在高非线性光子晶体光纤正常色散区超连续谱产生的演化,研究和分析了脉冲参数如峰值功率、脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱形成的影响。结果表明,当脉冲峰值功率一定时,随着传输距离增大,超连续谱随之愈宽,平坦度愈好;随着脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之更宽,平坦度有所劣化。相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;具有适当的正负啁啾脉冲,在高非线性光子晶体光纤传输中获得了宽而平坦的超连续谱。

平坦色散高非线性光子晶体光纤的研究与制备

运用改进的全矢量有效折射率法（IFVEIM）,研究了光子晶体光纤结构（PCF）参数改变时,光纤的色散系数、有效模场面积和非线性系数随波长的变化规律,深入地分析了光纤可调节的色散平坦特性和高非线性特性。课题组自行设计了一种在900nm附近具有低平坦色散高非线性特性的光子晶体光纤。并且在改进工艺的基础上,采用包层孔充气挤压法对其进行了制备,虽然制得的光纤各参数未达到设计值,但其在800~1000nm的波段内色散值仅为0.75ps/km/nm,非线性系数值则达到了30（W/km）-1,这在当前规则结构的纯硅光子晶体光纤中已经较高。

高非线性光子晶体光纤中可见光至近红外超连续谱的产生

基于光子晶体光纤的色散设计,制备了零色散点位于880 nm、泵浦波长处非线性系数为33.67 km^(-1)·W^(-1)的实芯光子晶体光纤。使用1030 nm,150 fs的超快光源,研究了在不同泵浦功率和不同光纤长度下,从可见光至近红外区的超连续谱的产生过程。在1320 mW的平均泵浦功率下,使用1.5 m长的光子晶体光纤,实现了从450 nm到1900 nm的宽带超连续谱输出。光谱具有较好的平坦度和相干性。这类宽带超连续光源在光学相干层析成像、光谱学、通信、早期癌症检测和食品质量监测等领域具有应用价值。

高非线性光纤及其应用

介绍了各种高非线性光纤的原理 ,并对其在超连续 (SC)

高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的数值研究

基于广义非线性薛定谔方程,通过数值计算对高非线性光纤正常色散区产生超连续谱进行了研究.结果表明,抽运脉冲的峰值功率、脉冲宽度以及脉冲初始啁啾对该光纤正常色散区超连续谱的形成有极其重要的影响;在高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的过程中,三、四阶群速度色散甚至更高阶群速度色散对超连续谱的影响完全可以忽略,但与其他高非线性效应相比,自陡峭效应对超连续谱产生的影响更为明显.高功率超短光脉冲在高非线性光纤正常色散区,得到了没有泵浦成份残余、-20dB谱宽达400nm以上而频谱强度起伏小于10dB的超宽而平坦超连续谱.

高非线性光子晶体光纤的研究及应用

文章介绍了高非线性光子晶体光纤的特点及产生高非线性特性的基本原理,分析了在高非线性光子晶体光纤中产生超连续光谱和慢光效应的机理和其应用,并给出了国内利用文章作者研制的高非线性光子晶体光纤进行超连续谱和慢光试验的结果。

高非线性光纤及超宽带波长转换器的研究

文章主要利用HNLF(高非线性光纤)实现超宽带波长转换。从HNLF出发,简单介绍了光纤的基本原理和参数,利用光纤的耦合振动方程,推导了FWM(四波混频)效应进行波长变换的理论依据,并分析了影响波长转换效率的因素。针对这些因素,利用Optisystem仿真软件在常规非线性光纤中进行仿真验证。通过调整相关参数,在自定义参数HNLF中实现了较大带宽和较高效率的波长转换。

使用高非线性光纤在高速环境下实现超连续谱的实验研究

为了得到适用于40 Gb×N WDM的相干光源,对40 Gb／s超短脉冲源的1550 nm波段利用高非线性光纤(HNLF)进行展谱。并且,通过与标准单模光纤级联的啁啾脉冲压缩的优化方案在抽运光平均功率有限的情况下实现了C波段的光谱展宽,3 dB带宽达到9．32 nm。在获得超连续谱后,按100 GHz(0．8 nm)的信道间隔进行谱切片即可得到WDM所需要的光源,从而为实现超高速光纤通信系统的通信用光源提出了一个解决方案。

高非线性光子晶体光纤的研制

报道了一种自行研制的高非线性光子晶体光纤,介绍了其结构设计及制备工艺。该光子晶体光纤外包层直径为125.8μm,芯径为2.9μm,孔径/芯径之比为0.67。在波长为800nm飞秒激光输入下,其产生的连续光谱范围为450-1400nm。

利用铋酸盐光纤高非线性效应实现40Gb/s全光3R再整形

该文研究的重点是全光3R再生技术中的再整形方法。研究了一个利用光纤的非线性的基于交叉相位调制与自相位调制的40Gb/s归零信号的再整形方法。文中使用软件Optisystem 3.0分别对基于高非线性光纤中的自相位调制和交叉相位调制实现再整形,并进行了仿真实验。该文提出的方案整形后得到的3R再生信号的质量得到了大幅改善。

基于高非线性Sagnac干涉仪的超高速全光NOT门可级联性研究(英文)

在未来的通信领域中,全光逻辑门是全光计算机和全光网络的基本单元。目前已经提出了很多实现全光逻辑门的结构和方法,但是全光逻辑的技术瓶颈也出现了,就是怎样能够将单个的全光逻辑门级联起来实现更复杂的逻辑关系。现存的全光逻辑门结构一般不具有很好的可以实现多级连接的级联性,而且现有的对于级联性的分析大都停留在理论层面,而没有与实际情况相结合,所以对于实际应用来说意义很小。提出了一种新型的基于高非线性Sagnac干涉仪的超高速全光NOT门,建立了它的数学模型,采用了与实际情况更加接近的高斯脉冲模拟输入光,并且在仿真结果的基础上分析了系统的级联性,对级联性的分析考虑了光纤损耗和走离效应的影响。得到的基本结论表明,所提出的全光逻辑门的结构能够在实际情况下保持良好的级联性。

高非线性高双折射光子晶体光纤的特性研究

设计了一种新型结构的光子晶体光纤,在其包层和纤芯位置分别引入6个大空气孔和6个小空气孔,采用有限元法研究了该光纤的双折射、有效模面积、非线性系数和色散特性。数值计算结果表明,当光纤包层孔间距为1.0μm时,在1.55μm波长处获得了2.60×10-2的高双折射,在x、y偏振方向分别获得了39.08 W-1·km-1和47.53 W-1·km-1的高非线性系数,且该光纤的零色散波长位于近红外波段。这种高非线性高双折射光子晶体光纤在非线性光学、偏振控制和超连续谱产生方面具有广泛的应用前景。

正交Bent函数组与高非线性度满足SAC平衡函数

通过构造一组正交的Bent函数 (序列 ) ,利用它进一步构造出一类具有高非线性度、满足SAC的平衡函数 ,得到比较广泛的结果。

硅基高非线性递增光纤的绝热脉冲压缩研究

本文提出一种利用硅基高非线性递增光纤(silicon-based high Nonlinearity Increasing Fiber)实现脉冲绝热压缩的新方案。数值计算结果表明:通过选取合适的光纤参量,可使脉冲在硅基高非线性递增光纤中的压缩过程基本符合绝热压缩的要求。

基于高非线性PCF光纤交叉相位调制的波长转换

设计了一种新型的高非线性低损耗光子晶体光纤(PCF),在1.55μm处可获得35.78W-1·km-1的高非线性系数,损耗为2.5dB/km。提出了一种基于高非线性光子晶体光纤交叉相位调制的波长转换系统,当泵浦光波长为1 565nm、功率为0dBm,信号光波长为1 545nm、功率为10dBm,滤波器波长为1 565.2nm、带宽为0.1nm时,得到最佳的波长转换效应。

高非线性光子晶体光纤中优化产生宽带紫外三次谐波

通过非线性光学频率转换技术产生不同频率的脉冲辐射是实现具有短波波长的激光光源的有效手段.近年来,光子晶体光纤技术的发展为解决传统的基于非线性晶体的频率转换系统面临的难以维护、转换效率低、不易推广等问题带来了新的解决思路.在频率转换研究领域中,紫外光波段的脉冲辐射产生一直以来都受到学者的广泛关注.国外已报道过利用超短脉冲抽运光子晶体光纤实现三次谐波产生,从而输出具有高灵敏度和高分辨率的窄带紫外脉冲辐射,但其紫外光转换效率较低,且光谱的可调谐能力有限,而这些缺陷恰恰可以由宽带紫外脉冲辐射的获得来改善.宽带紫外脉冲辐射的有效获得不仅意味着紫外光转换效率可大幅提高,并且若加以合适的滤波手段,还可获得内任意波长下的窄带宽的脉冲辐射,从而增加窄带紫外脉冲辐射的可调谐度,但目前相关报道较为有限.本文将中心波长为1035 nm,脉冲重复频率为50 MHz的飞秒激光耦合至一定长度的高非线性光子晶体光纤中,将其产生的拉曼自频移孤子作为三次谐波产生的抽运源,通过相位匹配作用,在深紫外波段产生高阶模式传导下的三次谐波.随后让超短脉冲以偏离光纤轴心一定角度入射,可进一步激发出具有更短波长的超高阶紫外光模式.通过激发多个邻近的超高阶紫外光模式,在一定连续范围内实现相位匹配,获得超高阶紫外光模式传输下紫外光转换效率为3.6%的宽带(32—360 nm)深紫外脉冲激光.实验结果与理论模拟结果相一致.