1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军93046部队, 沈阳
作为光纤非线性效应中的一种, 孤子自频移效应由于其特殊的脉冲自持性而成为光纤中超短脉冲波长调谐的有效方式。从理论计算和实验验证角度对光纤中的孤子自频移效应进行研究, 基于广义非线性薛定谔方程对光纤中的孤子自频移效应进行仿真计算, 通过测量超短脉冲在保偏光子晶体光纤输出端的光谱对其进行实验分析, 理论和实验结果相符合, 均表明基于孤子自频移效应的超短脉冲波长可以实现大于300 nm的光纤反常色散区连续调谐。
孤子自频移 超短脉冲 波长调谐 光子晶体光纤 soliton self-frequency shift effect ultrashort pulse wavelength tuning photonic crystal fiber
基于广义耦合非线性薛定谔方程及其N-孤子解, 采用分步傅里叶方法, 数值研究了自陡峭效应和自频移效应对N-孤子解传输特性的影响。结果表明: 自陡峭效应和自频移效应均会使1-孤子解在传输过程中发生偏移; 对于2-孤子解和3-孤子解的束缚态孤子形式, 自陡峭效应和自频移效应会引起孤子的偏转和能量的重新分配; 对于类呼吸结构的2-孤子解和3-孤子解, 自陡峭效应和自频移效应则会破坏类呼吸结构, 使各孤子发生分离, 最终形成振幅不等、传输速度不同的孤子。
耦合非线性薛定谔方程 自陡峭效应 自频移效应 coupled nonlinear Schrdinger equation self-steepening effect self-frequency shift effect
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 山东大学苏州研究院, 江苏 苏州 215123
对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究, 分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真, 发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加, 随孤子脉冲宽度以及光纤色散的增加而减小。对2 km单模光纤中的孤子自频移效应进行实验研究, 通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64 nm的连续可调谐移频, 所得结果与数值仿真结果一致。研究表明, 通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数, 可以有效地调节孤子频移量, 这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。
非线性光学 光孤子 孤子自频移 非线性光纤光学 分步傅里叶方法 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101902
山西大学 物理电子工程学院, 山西 太原 030006
基于标准的非线性薛定谔方程, 在增加高阶项的基础上(包括三阶色散、自频移、自陡峭和喇曼增益), 采用分步傅里叶变换方法, 分别讨论了各高阶效应对二阶怪波的传输特性的影响。结果表明, 高阶效应的增加会使二阶怪波在传输过程中分裂得更快, 其中三阶色散、自频移和喇曼增益对中心位置的二阶怪波几乎没有影响, 但自陡峭效应会使中心位置的二阶怪波的幅度降低且中心发生偏移。
二阶怪波 三阶色散 自频移效应 自陡峭效应 喇曼增益 second-order rogue wave third-order dispersion self-frequency shift effect self-steepening effect roman gain
湖北师范大学物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435000
采用变分法求解了包含由Kerr色散项、脉冲内Raman散射引起的自频移(SFS)项的高阶非线性薛定谔方程。 推导了不同参数下高斯脉冲参量随传输距离的演化方程,得到了脉宽与振幅、脉宽与啁啾之间的约束关系。 结果表明在合适的参数设定下孤子中心频率不变,不产生抖动； 特定条件下自频移项和Kerr色散效应相互抵消,脉冲在一定距离内以呼吸子的形式稳定传播。
非线性光学 非线性薛定谔方程 高斯脉冲 变分法 自频移 Kerr色散 nonlinear optics nonlinear Schro ¨dinger equation Gaussian pulse variational method self-frequency shift Kerr dispersion
山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
基于非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶变换方法,分别讨论了高阶效应(包括三阶色散、自频移和自陡峭)对二阶呼吸子传输特性的影响。结果表明,高阶效应的增加使得偏移量为零的二阶呼吸子分解得越来越早,随着分解后呼吸子组之间距离的减小,它们之间的相互作用越来越强。对于偏移量不为零的二阶呼吸子,高阶效应的增加会使其再现频率变大,也即前后呼吸子组之间的距离变小,最后导致相互作用的产生。
二阶呼吸子 三阶色散 自频移效应 自陡峭效应 second-order breathers third-order dispersion self-frequency shift effect self-steepening effect
1 电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 电子科技大学 电子材料与器件协同创新中心, 成都 610054
提出一种基于多个并行Sagnac环梳状滤波器实现波长编码的方法, 可用于孤子自频移全光模数转换的光学编码.仿真结果表明: 该方法在1 601 nm~1 707 nm孤子自频移波段成功实现了5 bits的光学编码, 最大微分线性误差和积分线性误差分别为0.088LSB和0.482LSB.与其他波长编码方式相比, 该方法结构简单、工作波长范围宽, 并且具有非常好的编码位数扩展性.
模数转换器 光子学 光学编码 孤子自频移 Sagnac环 Analog-to-digital conversion Photonics Optical coding Soliton self-frequency shift Sagnac-loop-filter 光子学报
2017, 46(11): 1125002
浙江大学 光电科学与工程学院 光及电磁波研究中心, 杭州310058
设计了一种10 m掺铥光纤级联于3 m大模场光子晶体光纤末端的结构，利用400 fs、1 550 nm脉冲光产生孤子自频移，在入射光功率相同的情况下，掺铥光纤末端的孤子频移量比大模场光纤末端多100~150 nm，平均多30%左右.孤子与泵浦光在掺铥光纤末端的输出光谱表明，残留泵浦光作用于Tm3+，在1.8~2.1 μm范围产生受激辐射，从而增强了拉曼效应，导致孤子自频移增强.实验结果揭示了一种增强孤子自频移效应的方法，对于了解孤子在光纤中频移特性和提高基于孤子自频移的可调谐光源的调谐范围等具有参考意义.
非线性光学 可调谐光源 级联光纤 孤子 孤子自频移 增强效应 Nonlinear optics Tunable light sources Cascaded fiber Solitons Soliton self-frequency shift Enhanced effect
1 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室， 上海 200240
2 中国人民解放军装备学院光电装备系， 北京 101416
探讨了基于孤子自频移（SSFS）效应的高精度全光量化技术。通过仿真分析孤子自频移特性，发现当输入脉冲的脉宽在150 fs时，量化比特位（NOB）可以达到8，对应的有效比特位（ENOB）为7.02。更小的脉宽无法保证量化比特位，而更宽的脉宽则会影响量化函数的线性度，降低有效比特位。150 fs对应的谱宽9.8 nm 和平均功率0.92 W（50 GHz的脉冲速率下）也都可以较容易地由已有的光学技术得到。而啁啾会展宽脉宽，显著降低量化比特位和有效比特位，因此需尽量避免。
光纤光学 全光量化 孤子自频移 非线性
