广东工业大学 机电工程学院 精密微电子制造技术重点实验室, 广州 510006
为了研究超高斯脉冲在具有不同陡峭程度的超高斯型色散渐减光纤中的传输特性, 采用了非线性薛定谔方程和分步傅里叶变换的方法, 数值模拟了超高斯脉冲在超高斯型色散渐减光纤中的演化规律。在反常色散区考虑色散和非线性效应的情况下, 对超高斯脉冲的阐述特性进行了时域和频域上的理论分析与实验验证。结果表明, 陡峭程度m=4时,超高斯型色散渐减光纤的传输特性最好。此研究对超高斯型色散渐减光纤中脉冲的传输特性分析是有帮助的。
光纤光学 超高斯型色散渐减光纤 超高斯脉冲 非线性薛定谔方程 陡峭程度 反常色散区 fiber optics super-Gaussian dispersion-decreasing fiber super-Gaussian pulse nonlinear Schrdinger equation steepness anomalous dispersion region
陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西 西安 710119
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。
光纤 余弦-超高斯脉冲 光纤色散 演化 fiber cosine-super Gaussian pulse fiber dispersion evolution CSG CSG
1 山西大学理论物理研究所, 山西 太原 030006
2 山西医科大学物理教研室, 山西 太原 030001
针对具有非线性负啁啾的超高斯脉冲, 提出了一种双余弦相位调制方法, 采用该方法对高非线性光纤中超高斯脉冲的频谱压缩进行优化。结果表明：由于初始超高斯脉冲的非线性负啁啾与非线性光纤中自相位调制引起的正啁啾失配导致时间相位不平坦, 频谱出现分裂和旁瓣, 压缩质量受限。通过对超高斯脉冲进行外部的两个余弦相位补偿调制可以减少频谱旁瓣的产生, 延长频谱压缩距离, 提高频谱压缩质量；其中这两个余弦相位调制的振幅和频率来自于对超高斯脉冲的非线性相移分析；在大范围展宽因子下, 超高斯脉冲的频谱压缩质量也可以优化。
非线性光学 非线性薛定谔方程 超高斯脉冲 克尔非线性 频谱压缩 相位调制
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
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。
光纤色散 超高斯脉冲 单模光纤 脉冲宽度 二阶群速度色散 fiber dispersion super-Gaussian pulse single-mode fiber pulse width second-order group velocity dispersion
1 黄淮学院信息工程学院, 河南 驻马店 463000
2 郑州工业应用技术学院 信息工程学院, 河南 新郑 451150
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。
等离子体 亚皮秒超高斯脉冲 二阶和三阶色散 三阶和五阶非线性效应 变分法 龙格-库塔算法 多光子非线性Compton散射 plasma sub-picosecond super-Gaussian pulse second-order and the third-order dispersion third-order and quasi-nonlinear effect variation method Runge-kutta algorithm multi-photon nonlinear Compton scattering
江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
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10 ps，峰值功率为30 W 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0.5 m的DSF可以最大程度上消除该初始脉冲的“红移”啁啾。
非线性光学 频谱补偿 对称分步傅里叶法 超高斯脉冲 消啁啾 nonlinear optics spectral compensation split-step Fourier method super-Gaussian pulse chirp elimination
从修正的非线性Schr?dinger方程出发,采用变分法,导出了在三阶色散情况下超高斯型脉 冲参数随传输距离的演化方程组及其解, 讨论了三阶色散对光纤中不同锐度超高斯脉冲传输特性的影响。求出了振幅与脉宽、脉宽与啁啾、啁啾与频率及中心位置之间的 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不同锐度下三阶色散对光纤中超高 斯脉冲脉宽的影响。结果表明:振幅和脉宽满足绝热特性,色散系数增大到0.3或脉冲前后沿锐度系数 m≥3时,脉冲信号便会明显地展宽,其周期也大幅度地变大。
导波与光纤光学 传输特性 变分法 三阶色散 超高斯型脉冲 waveguide and fiber optics propagation property variational method third-order dispersion super-Gaussian pulse
南京邮电大学 电子科学与工程学院, 江苏 南京210003
光纤中的自相位调制(SPM)会导致光脉冲的频谱展宽。文章作者通过调整光纤参数和光脉冲参数, 利用OptisyStem软件成功地模拟出了SPM效应, 并详细分析了光纤长度、峰值功率、脉冲形状和初始啁啾等参数对SPM谱的影响, 观察到了负的初始啁啾使光纤输出端的脉冲频谱窄化的现象。
自相位调制 频谱展宽 高斯脉冲 超高斯脉冲 啁啾 SPM spectral broadening Gaussian pulse super-Gaussian pulse chirp
1 宜春学院理工学院, 江西 宜春 336000
2 江西师范大学物理与通信电子学院, 江西 南昌 330022
从非线性 Schrodinger (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。
纤维与导波光学 啁啾 变分法 超高斯脉冲 传输特性 fiber and waveguide optics chirp variational method super-Gaussian pulse propagation property
宜春学院物理科学与工程技术学院, 江西 宜春 336000
从非线性薛定谔方程出发, 采用变分法, 导出了色散缓变光纤中超高斯脉冲参数随传输距离的演化方程组及其解, 讨论了初始啁啾对色散缓变光纤中超高斯脉冲传输特性的影响。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呈指数变化的色散缓变光纤中超高斯脉冲的脉宽的影响。结果表明：初始啁啾、色散缓变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, 脉冲前后沿锐度对超高斯脉冲中心位置没有影响, 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。
光纤光学 超高斯脉冲 变分法 色散缓变光纤
