光子晶体光纤中飞秒激光脉冲传输的研究

为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,在用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程的基础上,详细考虑光纤参数随脉冲峰值频移的变化,模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程。研究发现,光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输、演化以及超连续谱的展宽有很大影响。

光子晶体光纤色散特性的研究

基于标量近似理论,使用有效折射率方法对光子晶体光纤的群速度色散特性进行了详尽研究。由于光子晶体光纤是由单一材料制成,光纤的总色散便由波导色散决定,将群速度色散分为材料色散和波导色散,在分析光纤结构参数与波导色散关系的同时还讨论了剖面色散对总色散的影响。研究表明:调节光子晶体光纤包层空气柱的节距及其有效芯径,可以实现在很宽的波长范围内的单模传输,可以设计零色散光子晶体光纤和在较宽的波长段接近零色散的色散平坦光纤,以及具有较大正常色散的色散补偿光纤,尤其在零色散光纤设计时必须考虑剖面色散的影响。

光子晶体光纤模式特征的数值研究

应用光子晶体光纤(PCF)的本地正交基函数模型,对PCF的模式特征进行了详尽的数值研究,包括模式特性、传输常量、模场分布、模场面积、功率限制特性等。结果表明:通过调节PCF的结构参量,可以设计大有效面积PCF,用于高功率传输和制作光纤激光器;利用PCF的芯层与包层较高的折射率差,将光功率更大限度地限制在芯层以利于研究非线性效应等。

皮秒正啁啾脉冲的孤子效应压缩

在近似求解非线性薛定谔方程、分析单模光纤负群速度色散区群速度色散和自相位调制效应所致频率啁啾对入纤正啁啾脉冲的调制压缩机理的基础上,定量计算了在光纤负色散区损耗对初始正啁啾皮秒脉冲孤子效应压缩的影响.结果表明:初始正啁啾改善了损耗对压缩参量的不良影响,遏制了最佳光纤长度的增加,增强了压缩效果,提高了压缩质量。选取适当的光纤长度和初始峰值功率,可望实现光学脉冲在单模光纤中的有效压缩.

初始啁啾补偿光纤色散效应的适用范围

以啁啾高斯脉冲在单模光纤中的传输为例 ,分别就线性初始啁啾对光纤二阶和三阶色散的补偿进行了系统的理论分析和数值计算 ,结果表明 :线性初始啁啾对光纤的二阶色散 (线性色散 )有一定的补偿作用 。

光子晶体光纤耦合损耗的数值研究

光子晶体光纤(PCF)与普通单模光纤(SMF)以及不同结构光子晶体光纤之间的耦合损耗是急待解决的问题,采用光子晶体光纤的本地正交函数模型,对光子晶体光纤与普通单模光纤以及不同结构光子晶体光纤之间的耦合损耗进行了分析计算,得到了耦合损耗随光子晶体光纤结构参量以及波长的变化关系,给出了最优耦合的光子晶体光纤的结构参量。结果表明,PCF的孔距Λ是影响PCF与SMF耦合损耗的最主要因素,当Λ为某个特定值时,PCF与SMF的模场半径相等,耦合损耗最小,偏离这个特定值时的耦合损耗都会增大;PCF之间的耦合损耗取决于它们孔距的差异;此外由于模场半径与波长有关,当波长为某个特定值时,PCF与SMF模场半径相等,此时耦合损耗也最小。因此,在PCF设计过程中应综合考虑这些相关因素。

损耗和啁啾对皮秒脉冲孤子效应压缩的影响

在计及光纤损耗的前提下 ,近似求解非线性薛定谔方程 ,分析了单模光纤的负群速度色散区群速度色散 (GVD)和自相位调制 (SPM )对啁啾脉冲的作用 ,定量计算光纤损耗和初始正啁啾对皮秒脉冲孤子效应压缩的影响。结果表明 ,初始正啁啾改善了损耗对压缩参量的不良影响 ,遏制了最佳光纤长度的增加。若选取适当的光纤长度和初始峰值功率 。

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。

一种变折射率光学系统光线追迹的新方法

光线方程仅在系统折射率为轴对称分布及近轴近似条件下可求得解析解 ,而对非近轴光线 ,尤其是变折射率系统 ,只能用计算机进行光线追迹 ,求数值解。常用之法是Taylor级数展开法 ,可达到一定精度 ,但计算量相当大。变形光线方程后 ,对定义的新变量直接应用一种标准的数学积分技术———Runge Kutta方法 ,可达同样精度要求 ,而计算量大为减小。此法的另一好处是在于计算过程中简化了各光学平面两侧折射率的计算。在介绍Runge Kutta方法的同时 ,给出算例以与Taylor级数展开法比较。

光子晶体光纤中非线性传输的数值研究

数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的非线性传输过程,详细计算分析了自相位调制(SPM)、脉冲内拉曼散射(ISRS)、自陡峭(SS)以及群速度色散(GVD)、三阶色散(TOD)、四阶色散(FOD)对脉冲传输和频谱的影响。结果表明,在反常色散区,脉冲内拉曼散射以及三阶、四阶色散对频谱的展宽和脉冲的平滑都有着重要作用;而自陡峭是使高阶孤子分量产生分裂衰变,对光谱的不对称展宽有一定影响。

预啁啾对偏复用孤子技术的补偿

在导出自相位调制和交叉相位调制共同作用所致相位调制频率啁啾的基础上,数值研究了相位调制频率啁啾与初始啁啾的关系,并对有和无初始啁啾40Gbit/s归零码(RZ)在二阶和三阶色散完全补偿(路径平均色散为0)的色散管理偏振复用孤子传输系统中的传输效果进行计算。结果表明,在输入功率达到一定值时,初始啁啾参量C对相位调制频率啁啾的作用,决定着系统偏振复用孤子技术的成效及传输性能,适当选取初始啁啾参量C能够有效抑制偏振模色散,提高孤子脉冲稳定传输距离。

高非线性光子晶体光纤接续损耗的数值研究

为了从理论上求解光子晶体光纤的接续损耗问题,采用全矢量模型,计算了全反射式光子晶体光纤、高非线性光子晶体光纤的模场半径,给出了模场半径随空气孔间距、空气孔半径以及掺杂比例的变化关系,并在此基础上分析计算了光子晶体光纤与普通单模光纤的接续损耗,得到了理论上零损耗时的光子晶体光纤的模场半径。结果表明,模场失配是高非线性光子晶体光纤与普通单模光纤以及与一般全反射式光子晶体光纤接续损耗的最主要因素,合理的设计有望实现模场匹配,将接续损耗降到最小程度。

GRIN光学中光线追迹的一种新方法

由哈密顿光学中的拉格朗日方程推出光线方程 ,用Runge Kutta方法求解光线方程 。

经典类比与哈密顿光学理论的建立

与力学原理类比建立哈密顿光学原理 (Hamiltonian Optics Principle)

色散补偿双芯光子晶体光纤的数值研究

为了解决光纤通信系统中的色散补偿问题,提出一种新型的用于色散补偿的双芯光子晶体光纤,其构成材料是纯石英和空气,即在常规光子晶体光纤基础上变化包层第1圈和第3圈空气孔、增大了结构参量变化的自由度。采用平面波展开法对其色散补偿特性进行了数值研究,并模拟了包层结构参量与色散之间的关系,计算得出这种光纤的色散可以达到-1956.327ps.nm-1.km-1,能够补偿超过自身长度100倍的普通单模光纤。结果表明,双芯光子晶体光纤在色散补偿方面具有很大潜力,在未来光通信系统中将发挥重要作用。

光孤子与光纤孤子通信

对光孤子形成的物理机制。

从电磁作用谈近距与超距作用观点的是与非

用电动力学和狭义相对论理论分析了2个运动电荷之间电磁相互作用实现的过程,揭示出近距作用观点与场相互作用观点的一致性,也是对超距作用观点的否定,分析表明:动量是第一性的概念,动量守恒定律是第一性的定律,而力的概念和牛顿第三定律是第二性的概念和定律,由此决定力的概念及牛顿第三定律只适用一定范围。

非惯性系中的Lagrange函数

引入广义势概念 ,应用推广的 Hamilton原理 ,推导出受理想完整约束的有势力学系统相对于非惯性系的 L agrange函数和 L

有阻尼无驱动单摆运动的研究

用微分方程定性理论的相图法求解了有阻尼无驱动单摆在小角位移、大角位移情况下的运动方程 ,给出相应的相轨线 ,讨论了结果的物理意义 .

相对运动的动力学方程

引入惯性力广义势的概念 ,推出非惯性系中的拉格朗日方程 ,并举例说明了其应用 .