基于高Q值Si3N4片上光学微腔的孤子光频梳

高Q值片上微腔已被证明是一种性能优异的克尔孤子光学频率梳产生平台。由片上多模波导构成的Si3N4微腔可以同时实现产生暗孤子所必须的高品质因子和反常色散。为了进一步降低产生单孤子光频梳的阈值功率,文章设计了一种具有欧拉弯曲的新型跑道型Si3N4微腔,与传统的圆形弯曲波导相比,跑道型微腔直波导连接处弯曲半径的突然变化被显著抑制,这抑制了高阶模式耦合并降低了传播损耗,从而获得了超过5×10^(6)的品质因子。基于该新型微腔,使用辅助激光加热方法仅用47mW泵浦激光器(估计片上泵浦功率为33mW)就产生了重复频率在Ka波段且带宽超过20nm(对应于129fs的脉冲持续时间)的单孤子微腔光频梳。

光纤中飞秒光孤子脉冲传输的高阶因素分析

用数值分析的方法 ,从脉冲波形和脉冲中心位置的漂移两方面 ,分析了三阶色散和高阶非线性效应对在正常色散光纤中传输的飞秒光弧子的影响 ,指出单独的三阶色散或高阶非线性都影响脉冲波形 ,但二者有一个最佳的抵消值 。

光纤中飞秒基孤子压缩的一种改进性方法

本文报道利用色散缓变光纤压缩飞秒基孤子的一种改进性方法 .研究表明 ,选取三阶色散为负的色散缓变光纤能够大大改善孤子脉冲的压缩效果 .

源啁啾飞秒孤子间相互作用的数值研究

对源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了数值研究 ,结果表明源啁啾飞秒孤子间的相互作用比无源啁啾时更加严重 ,会在通信系统中造成更大的误码率。研究结果还表明 ,不等幅传输法在一定程度上可有效地抑制源啁啾飞秒孤子间的相互作用。

研究飞秒光孤子光冲击现象的一种新方法

提出了一种新型分析方法 ,给出了色散存在的情况下 ,光冲击现象的发生情况 ,并同时通过对光冲击效应发生时的临界距离的分析 ,从理论上得到了可以寻求一种准孤子脉冲源来消除光冲击效应的结论。

飞秒孤子的传输与色散管理研究

从描述飞秒光孤子传输的高阶非线性薛定谔方程出发,采用对称分步傅里叶变换对方程进行数值求解,模拟了飞秒孤子在光纤通信系统中的传输演化特性。结果表明,合理地配置光纤系统,可以极大地改善孤子的传输演化特性,降低飞秒孤子间的相互作用,从而飞秒孤子在密集色散管理光纤系统中能够很好地传输。

色散缓变光纤对飞秒基孤子的压缩效应

本文报道飞秒光脉冲在色散缓变光纤中的传输特性研究，首次研究自变陡效应、喇曼自频移效应分别对飞秒弧子压缩的影响．选取色散缓变光纤结构参数，可以得到脉宽为１０飞秒的高质量（无底座）的超短光脉冲．

偏振模色散影响下飞秒孤子的传输特性研究

以M axw ell电磁场理论为基础,在综合考虑了高阶色散、高阶非线性、自相位调制、交叉相位调制、自变陡、脉冲内喇曼散射及偏振模色散等因素的基础上,推导了飞秒孤子脉冲在双折射光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程,并利用分步傅里叶方法对该方程进行了数值计算,研究分析了偏振模色散对飞秒孤子传输的影响。结果发现:当Dp≤0.1 ps/km1/2时,偏振模色散对系统的影响很小,随着偏振模色散值的增大,系统的传输性能迅速恶化,当偏振模色散值达到0.3 ps/km1/2时,系统的传输距离已经不到无偏振模色散时的1/3;若同时考虑光纤的高阶效应,以飞秒孤子作为载体的系统已经不能实现高速长距离的传输。

飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输特性

基于广义非线性薛定谔方程,利用分步傅里叶法数值模拟了超高斯时间分布的飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输特性。结果表明:超高斯脉冲比高斯脉冲在更短距离内形成孤子衰变,而且出现比强孤子功率稍低的次峰,孤子自频移更显著;另外,三阶色散会导致脉冲波形及频谱不对称,出现精细结构,并且有形成孤子的趋势;脉冲内拉曼散射对脉冲有平滑作用;自陡改变了主峰与次峰之间的能量分配。

高阶飞秒孤子演化特性的数值研究

本文以高阶非线性薛定谔方程为数学模型,数值研究了高阶色散和高阶非线性效应影响下高阶飞秒孤子的演化特性,并与高阶皮秒孤子的演化特性进行了比较。结果发现二阶飞秒孤子的演化特性与二阶皮秒孤子的演化特性非常相似,都具有很好的周期性;而三阶和四阶飞秒孤子的演化特性与相应的皮秒孤子的演化特性有很大不同,高阶效应的存在不同程度上破坏了三阶和四阶孤子演化的周期性。

修正高阶非线性薛定谔方程的显式行波解

利用扩展的双曲正切函数法,并借助于符号计算软件Maple,研究了考虑自陡峭效应、自频移效应后的修正高阶非线性薛定谔方程,获得了多组显示精确行波解,主要包括亮孤子解、暗孤子解和一种新形式的复合孤子解。讨论了这3种飞秒孤子解存在的参量条件,并指出了飞秒亮孤子解存在于负三阶色散区域,而飞秒暗孤子解则存在于正三阶色散区域。

在孤子控制下两个飞秒光孤子间的相互作用

直接运用变系数高阶非线性薛定谔方程的精确2-孤子解,来研究在孤子控制下两个飞秒光孤子间的相互作用,讨论了邻近孤子的稳定性。结果表明联合控制群速度色散分布,三阶色散分布和非线性分布能抑制两个飞秒光孤子间的相互作用,而且能避免孤子超前或滞后,在特定的孤子控制系统下,两个飞秒光孤子有良好的稳定性。

飞秒被动锁模环形腔掺Er^(3+)光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下,分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理,研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系,并给出飞秒被动锁模环形腔掺E r3+光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂短长度掺E r3+光纤作为增益介质,利用非线性偏振旋转锁模技术,得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23 mW时,激光器输出锁模脉冲中心波长1 552 nm,3 dB带宽为7.6 nm,重复频率14.0 MH z,平均输出功率0.43 mW,自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好,且频谱边带幅度小。

色散缓变光纤中飞秒高阶孤子脉冲的增强压缩

提出了一种利用孤子绝热放大效应与高阶孤子脉冲压缩效应相结合来压缩飞秒高阶孤子的新方法通过数值模拟方法证明,采用三阶色散为负的色散缓变光纤压缩高阶孤子,可利用喇曼散射效应与负三阶色散的相互作用,消除正三阶色散对光脉冲压缩产生的不利影响,增加压缩比,提高压缩后光脉冲的质量研究表明,在色散缓变参量一定的情况下,孤子阶数越高,所需最佳光纤长度越短、光脉冲的压缩比越大;对于相同功率的孤子光脉冲,光脉冲的压缩比随着色散缓变参量的增大而增大;

基于光子晶体光纤和飞秒激光源的近红外波段宽带孤子和可见区高效色散波产生的实验

将钛宝石激光器产生的飞秒激光脉冲泵浦实验室自制的高非线性双折射光子晶体光纤,脉冲的中心波长为820 nm,位于光子晶体光纤的接近于零色散的反常色散区.实验结果表明:随着泵浦功率的增加,一阶孤子的中心波长发生了红移,同时产生的色散波的中心波长则发生蓝移进入可见光区.当泵浦功率达到0.45 W时,色散波与残余泵浦的输出功率比为42.67,色散波的带宽达到81 nm,而处于近红外波段的红移孤子带宽可达231 nm.利用高非线性光子晶体光纤产生近红外波段宽带孤子和可见区高效色敬波的实验对飞秒激光频率转换和光谱展宽具有很好的借鉴意义.

飞秒激光脉冲在非线性光纤中的传播

研究了非线性光纤中自相位调制导致光脉冲频谱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准备。

偏振模色散对飞秒孤子脉冲传输的影响

以Maxwell电磁场理论为基础,在综合考虑了高阶色散、高阶非线性、自相位调制、交叉相位调制、自变陡、脉冲内喇曼散射以及偏振模色散(PMD)等因素的基础上,推导了飞秒孤子脉冲在双折射光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程(NLSE)。利用分步傅立叶方法对该方程进行了数值计算,通过对该系统的仿真,研究分析了PMD对飞秒孤子传输的影响。结果发现当PMD参量Dp≤0．1 ps／km1／2时,输出脉冲宽度和峰值功率相对于初始脉冲几乎不变,随着Dp值的增大,脉宽增加,峰值功率降低。当Dp≥1．0 ps／km1／2时,脉冲显著展宽,孤子的两偏振分量发生严重走离。

正五阶非线性对飞秒孤子传输的影响

应用包含五阶非线性项的高阶非线性薛定谔方程,对正五阶非线性光纤中飞秒孤子间的相互作用进行了数值研究,并与负五阶非线性下飞秒孤子间相互作用比较.结果表明:正、负五阶非线性对飞秒孤子的影响不同.正五阶非线性的作用,使两孤子先相互吸引、合二为一后,强烈排斥,并伴有能量转移,后一个孤子的部分能量转移给前一个孤子,使前一个孤子的峰值强度增加.正五阶非线性加重了孤子脉冲中心位置的非线性偏移.采用不等相位法在一定程度上可以抑制孤子间的相互作用.

大数据背景下光纤孤子特性数值研究

飞秒孤子作为未来大容量、大数据光纤通信的载流已经成为了当前重要研究方向,建立了标准单模光纤存在噪声时的波解体和孤子形成模型。分析结果表明:对于长于200 ps的脉冲,即使是低噪声功率,波解体调制不稳定性机制会导致噪声放大;当脉冲短于20 ps,波解体实现大量孤子是由于脉冲崩溃和脉冲谱展宽,而在它们之间的脉冲时波解体实现大量孤子主要是由于脉冲崩溃。脉冲调制的结果对于克服光纤损耗及非线性有一定的理论和实际意义。

具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲

从麦克斯韦方程组出发 ,推导出了具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲在非线性光纤中传输的方程和非线性光纤的折射率。给出了描述具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲在非线性光纤中传输方程的解。研究了在非线性光纤中自相位调制导致具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲频谱展宽 (脉宽压缩 )的详细物理过程。