1 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
2 国家电网公司信息通信分公司，北京 100761
3 华中科技大学 武汉光电国家实验室，武汉 430074
文章提出了一种新的应用于高速光纤通信系统接收端的数字背向传输（DBP）算法的步长变换选择方法。通过采用斜线方法对光纤非线性系数的指数形式曲线进行近似，找出使斜线的斜率与原曲线各点斜率差值最小情况下的步长，再用于变步长DBP算法中对光纤传输中的非线性损伤进行补偿。在3 200 km单信道25 Gbaud光纤传输系统中对所提步长选择方案进行了仿真。结果表明，在相同系统中，与其他步长选择方法相比，在最佳入纤功率时所提步长选择方案的Q值提升了0.5 dB；当入纤功率越大、非线性效应越强时，所提方法对于光纤传输非线性损伤的补偿能力更好，而算法复杂度没有改变。
数字背向传输算法 斜线法步长选择 分步傅里叶变换法 DBP algorithm oblique lines method split-step Fourier method
湖北师范学院物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
对一阶自傅里叶孤子与一阶标准孤子光信号在光纤中传输的相互作用特性进行了数值模拟研究。 所用方法为算法内部不存在理论误差的分步傅立叶变换法。结果表明:同为一阶孤子,若振幅不同, 三阶色散效应导致的线性延时性不同,振幅越大,延时越多;孤子的近程相互作用会进一步改变孤子的 群速度,甚至可以依据两孤子的先后排列方向而决定减速还是增速。
纤维与波导光学 自傅里叶孤子 分步傅里叶变换方法 相互作用 fiber and waveguide optics self-Fourier soliton split-step Fourier transform method interaction
湖北师范学院物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002
用分步傅里叶变换方法数值求解非线性薛定谔方程,研究了一阶自傅里 叶光孤子信号在光纤传输中的相互作用特性, 证明了算法内部不存在理论误差。数值模拟结果表明: 1) 一阶自傅里叶孤子对中的相互作用表现不同于一阶标准孤子对, 它类似于二阶或准二阶孤子之间的相互作用特性。两孤子经历一段周期性的相互吸引后,出现强烈的相互排斥。 2)孤子相互作用特性不足以用孤子的阶去区分或分类,在同一阶的孤子中,不同的脉宽对孤子的相互作用有显著不同的 影响。 3)微弱的三阶色散效应有利于抑制一阶自傅里叶孤子间的相互作用。
纤维与波导光学 自傅里叶孤子 分步傅里叶变换方法 相互作用 三阶色散 fiber and waveguide optics self-Fourier soliton split-step Fourier transform method interaction third-order dispersion
湖北师范学院物理与电子科学学院, 湖北 黄石 435002
对一阶自傅里叶光孤子混合对信号在光纤中的演变和传输进行了数值模拟研究。所用方法为利用分步傅立叶变换方法数值求解非线性薛定谔方程, 文中并证明了算法内部不存在理论误差。结果表明: 一阶孤子与微扰的一阶孤子的相互作用以及一阶孤子对的初值稳定性依赖于起始输入的不同结构形式。一阶自傅里叶孤子混合对中的相互作用表现不同于一阶标准孤子混合对, 它类似于二阶或准二阶孤子的相互作用特性; 孤子相互作用特性不足以用孤子的阶去区分或分类。
光纤光学 自傅里叶孤子 自傅里叶高斯脉冲 分步傅里叶变换方法 fiber optics self-Fourier soliton self-Fourier Gauss pulse split-step Fourier transform method
1 西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
2 西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 610031
为了探讨超短光脉冲在分布式光纤放大器中的传输放大特性及影响因素, 建立了光脉冲在光纤放大器中的基本传输方程, 以掺镱光纤放大器为例, 采用分步傅里叶变换法对放大器中光脉冲的演变进行了模拟, 讨论了初始啁啾和增益色散的影响。结果表明, 当光脉冲在分布式光纤放大器中传输时, 光纤的色散、非线性效应均会影响脉冲的形状和频谱, 光脉冲初始啁啾也会对脉冲的传输状态产生影响; 对于宽频谱光脉冲, 增益色散相当于一种损耗机制, 应该考虑其影响。相关结果对光纤放大器的系统设计和优化具有一定的参考价值。
光纤光学 传输特性 分步傅里叶变换法 超短光脉冲 分布式光纤放大器 fiber optics propagation characteristic split-step Fourier transform method ultrashort optical pulse distributed fiber amplifier
1 西南交通大学物理科学与技术学院,四川 成都 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院,四川 成都 610031
为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性, 建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程, 采用分步傅里叶变换法数值模拟了其传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。 结果表明:对于掺镱光纤放大器,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽, 产生变形,其功率谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲的放大能力减弱,并且失去输入时的对称性。 若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散、 非线性效应以及频率失谐对光脉冲传输特性的影响。
光通信 传输特性 分步傅里叶变换法 光脉冲 掺镱光纤放大器 频率失谐 optical communication propagation characteristics split-step Fourier transform method optical pulse ytterbium-doped fiber amplifier frequency detuning
中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
通过采用分步傅里叶变换方法求解非共轴相关耦合波方程，分析了单发次自相关方法测试脉冲宽度时光束空间和频率调制对自相关信号的影响。分别讨论了两束基频光都存在空间调制和一束基频光在传输光路中强度分布受到调制等情况下的谐波信号变化。模拟结果表明谐波信号的调制随入射基频光调制度增大而增加，随基频光强调制频率增大而减少。相关信号外包络线与光束未调制情况下得到的结果一致，脉冲啁啾只是导致自相关信号效率降低。提出了基于自相关函数外包络线求解被测试信号脉冲宽度的方法，为正确测试脉冲宽度提供了理论依据。
非线性光学 脉冲宽度 分步傅里叶变换 单发次自相关 调制度
1 西南交通大学物理科学与技术学院,四川 成都 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院,四川 成都 610031
光纤放大器用于补偿光信号在光纤中的传输损耗,是全光通信网中的核心器件。 建立了光孤子在分布式 光纤放大器中传输的物理模型,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光孤子的传输放大特性,讨论了增益色散对 光孤子形状和频谱的影响。结果表明：在放大器的反常色散区,随着光孤子的放大,会不断地产生啁啾孤子, 孤子频谱会加宽并且产生振荡结构。放大介质的增益色散将会使光孤子幅度下降,宽度展宽,频谱窄化。因此, 光纤放大器的色散、非线性效应和增益色散均会对光孤子的传输特性产生影响。
光通信 传输特性 分步傅里叶变换法 光孤子 分布式光纤放大器 optical communication propagation property split-step Fourier transform method optical soliton distributed fiber amplifier
1 西南交通大学物理科学与技术学院， 成都 610031
2 西南交通大学信息科学与技术学院， 成都 610031
在考虑了增益介质的群速度色散、克尔非线性效应、增益饱和和增益谱后，推导出了光脉冲在介质中的传输方程.采用分步傅里叶变换法数值模拟了高功率线性啁啾脉冲在增益介质中的传输状态，并着重讨论了增益色散对光脉冲形状和功率谱的影响.计算结果表明：当高功率超高斯光脉冲在增益介质中传输放大时，脉冲形状变得尖锐，峰值向脉冲前沿移动；功率谱峰值向低频方向移动，并且在功率谱边缘形成非对称振荡结构；当介质的增益色散增大时，光脉冲光谱宽度变窄，峰值功率减小，因此对于宽光谱脉冲，增益色散将会导致损耗.
高功率 超短脉冲 传输特性 分步傅里叶变换法 增益色散 High power Ultrashort pulse Propagation property Split-step Fourier transform method Gain dispersion
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都610064
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳621900
3 华北光电技术研究所, 北京100015
利用分步傅里叶变换法对飞秒激光脉冲在纳米光纤中产生超连续谱的过程进行了数值模拟, 分析了纳米光纤直径、 输入脉冲的峰值功率以及脉冲宽度等对纳米光纤中超连续谱产生的影响。 通过模拟分析发现： 输入脉冲脉宽越窄, 光谱展宽越为明显； 输入脉冲峰值功率越高, 超连续谱(SC)过程越明显； 当输入脉冲一定时, 纳米光纤的直径与超连续谱的产生有着至关重要的作用： 超连续谱的产生与光纤半径并不成线性关系, 当输入脉冲的中心波长与纳米光纤的直径相匹配时, 超连续谱产生最为明显。 以上结论对进一步研究和利用纳米光纤中的超连续谱有着非常重要的意义。
纳米光纤 非线性光纤光学 超连续谱 分步傅里叶变换 Nanofiber Nonlinear fiber optics Supercontinuum(SC) Split-step Fourier transform
