高斯型光脉冲在波分复用光纤系统中的传输

文章从描述超短光脉冲在光纤中传输的高阶非线性薛定谔方程入手,使用傅立叶变换的分裂算符法,通过计算机模拟,研究了高斯光脉冲在波分复用光纤系统中的传输特性.在此基础上,采用数值模拟了高斯光脉冲和超高斯光脉冲传输的稳定性以及脉冲间的相互作用.     

超高斯光脉冲在波分复用光纤系统中传输的数值模拟

从描述超短光脉冲在光纤中传输的高阶非线性薛定谔方程入手,使用傅立叶变换的分裂算符法,通过计算机模拟,研究了超高斯光脉冲在波分复用光纤系统中的传输特性.在此基础上,数值模拟了超高斯光脉冲传输的稳定性以及脉冲间的相互作用.     

高斯型光脉冲在色散管理光纤系统中的传输控制

本文从描述超短光脉冲在光纤中传输的高阶非线性薛定谔方程入手,使用傅立叶变换的分裂算符法,通过计算机模拟,研究了高斯光脉冲在色散管理光纤系统中的传输特性.在此基础上,我们数值考察了高斯光脉冲在加入随机噪声后传输的稳定性以及脉冲间的相互作用.此结果有助于在理论上研究短脉冲在光纤中的传输,并且可对实验进行指导.     

高斯脉冲冷却机械振子

光力学系统常被用来实现机械振子的基态冷却,进而实现宏观量子态制备.如何获得更好的冷却效果是光力冷却的核心问题.然而理论证明,采用单束连续光来驱动机械振子存在冷却极限,即无法通过提高驱动强度或振子频率来获得更低的冷却比率,因而需要发展新的动力学理论.我们探讨采用高斯脉冲来驱动机械振子,这一光力学系统在绝大多数情况下不存在稳态,无法使用常用的线性化展开来处理.我们采用新的线性化方法获得有效哈密顿量,由此可以获得光力学系统的动力学演化,进而直接得到系统热声子数的变化.通过详细分析脉冲波形、脉冲强度以及脉冲宽度对热声子数演化的影响,证明选择合适的驱动强度、脉冲宽度,机械振子可以被单个脉冲冷却到基态,并通过多个脉冲来保持在基态.甚至利用脉冲波形中驱动强度的增、减,可以延缓压缩效应对光力系统造成的加热.由此可以突破单束连续驱动的冷却极限,甚至通过强、短高斯脉冲可以将冷却极限降低1/2,展现出脉冲驱动冷却光力学系统的优势.     

引入光硬件限幅器的光PPM-CDMA通信系统

提出了一种引入光硬件限幅器的光PPM-CDMA(脉冲位置调制-码分多址)通信系统方案,即在接收机相关器之前引入一个光硬件限幅器,以便更好地减少多用户干扰.在系统中存在多用户干扰及接收机散粒噪声的情况下,推导出该系统误码率上限,并对该系统特性与无光硬件限幅器的光PPM-CDMA通信系统特性作了比较.分析结果表明,引入光硬件限幅器系统的误码特性得到明显的改善.     

高质量超短光脉冲的产生与表征

分析半高全宽光脉冲表征体系的不足,提出用以表征光脉冲时域和频域特性的方均根光脉冲表征体系.采用空心波导对飞秒激光腔内的光束进行调制,并分别用2种光脉冲表征体系表征了实验中产生的lO-15s光脉冲,得到了高质量的飞秒激光脉冲.结果表明,方均根光脉冲表征体系能够更加准确地表征飞秒光脉冲.     

基于脉冲注入调制的LD光功率-电流-电压特性测试系统

为精确测试半导体激光器(LD)的光功率-电流-电压(LIV)特性,提出一种基于脉冲注入调制的方法,并据此研制新型的LD脉冲测试系统.系统通过给被测LD注入脉冲宽度、周期及幅度连续可调的脉冲电流,采集恒功或恒流工作LD的工作电流、两端电压、背光电流和输出光功率等信息,绘制LD的LIV特性曲线,并以此推断LD的性能.采取低占空比的脉冲注入,有效抑制了LD有源区温度升高,保证了测试的可靠性和准确性.实验结果表明,脉冲电流的稳定度达到10-4,系统满足设计要求,其性能优于连续测试系统.     

分布式光纤传感系统相位还原的色散特性

在强度调制型光纤传感系统中,光脉冲的传播会受色散的影响而产生展宽效应.为了研究色散对相位调制型光纤传感系统相位传输特性的影响,本文对该系统获得的相位信号受色散的影响进行研究评估.该研究是基于宽光谱白光光源Sagnac结构的分布式光纤传感系统,分别使用正弦信号和脉冲信号对在不同长度传感光纤里传输的光进行相位调制,并还原出相应的相位调制信号;作为对比,在另一强度调制型光纤传感系统中,用相同参数的脉冲信号对在不同长度传感光纤里传输的光进行强度调制.结果显示,在强度调制型光纤传感系统中获得的脉冲信号会发生明显的展宽,但在相位调制型光纤传感系统中还原出的相位调制信号脉宽展宽明显小于强度调制型系统.     

激光脉冲在三能级Λ-介质中的时空演化

在绝热条件下,考虑一阶非绝热修正项时得到了一组耦合的传播方程的解析解.说明了传播的初始阶段脉冲的包络通过一段介质长度后有微小的改变.在传播过程中探测光脉冲最终完全变成了耦合光脉冲.     

初始啁啾对飞秒光脉冲传输的影响

超短光脉冲在光纤中传输时将受到多种类型的扰动,而初始啁啾对超短光脉冲传输的影响也越来越得到重视.本文以广义非线性薛定谔方程为理论基础,采用对称分步傅立叶方法作为数值模拟的方法,分析了初始啁啾对飞秒光脉冲在光纤中传输的影响,数值计算表明:啁啾的临界值有不同程度的减小,相对较小的啁啾也会大大影响飞秒光脉冲的传输,引起很大的能量损耗.为保证通信系统性能,必须消除或尽可能减小初始啁啾.     

腔型可变的有理数谐波锁模光纤激光器实验研究

本文提出并分析验证了一种腔型可变的锁模光纤激光器结构。方案中,简单改变电光调制器的位置可以分别实现环形腔和法布里-珀罗（F—P）腔的主动锁模激光器。实验中重点研究了两种结构下有理数谐波锁模的效果,通过比较可以看出在F—P腔结构下,腔内光脉冲先后两次经过调制器,受到两次不同深度的调制。此时调制器既作为锁模器件又作为脉冲幅度均衡器件。F—P腔结构的锁模激光器在保持传统锁模激光器输出波长连续可调的优势基础上,对锁模输出脉冲的幅度均衡有改善作用,并且有利于产生更高频率的锁模脉冲输出,实验中产生重复频率为调制频率六倍的锁模脉冲。     

多纵模激光器模式的锁定

本文用数学方法较详细地分析了三个不同频率的光波的叠加和多纵模激光器模式的锁定．证明了模式锁定的条件。首次较准确系统地给出了三个不同频率的光波叠加前后的光波电场和叠加后的光强Ｅ（ｔ）２曲线和七个纵模锁定后的光波电场Ｅ（ｔ）、电场的包络Ａ（ｔ）和光强的包络Ａ２（ｔ）曲线．并进一步地讨论了多纵模锁定后输出激光的特性     

对撞增强腔和LiF晶体实现稳定的被动锁模

理论分析LiF:F~-_2色心晶体的能级结构,计算其激发态吸收的饱和光强,指出基态恢复时间为纳秒量级的LiF实现被动锁模的可能性．利用对撞增强腔Nd:YAG激光器实现LiF晶体的锁模激光输出,获得平均能量为11．8mJ,稳定性大于98％的锁模单脉冲序列．     

基于SOA的主动锁模环行光纤激光器的数值研究

对基于SOA的主动锁模环行光纤激光器模型进行了研究,考虑了半导体光放大器的材料增益谱、载流子的空间分布、带宽放大自发辐射等因素,通过理论分析和数值模拟,得出结论:调节激光器的注入脉冲,可以输出重复频率为20 GHz,脉宽(FWHM)约为7.5ps的稳定锁模光脉冲序列,其波长可调谐范围超过40 nm.     

2μm状态可切换光纤激光器实验研究

报道了一种2μm状态可切换的光纤激光器,该激光器结合萨格纳克环(Sagnac loop)和非线性放大环镜,通过调节泵浦功率和偏振控制器,能够稳定工作在2个不同区域,即多波长工作区(Ⅰ区)和多波长与锁模态可切换工作区(Ⅱ区).Ⅰ区:激光器运行的中心波长为2017.4 nm,获得了19个稳定的波长,且相邻波长间隔为1.03 nm;Ⅱ区:激光器实现了多波长与锁模态之间的灵活切换,多波长态类似于Ⅰ区;其锁模态的脉冲宽度、光谱宽度和信噪比分别为1.62 ns,15.23 nm和34 dB.研究结果对2μm状态可切换光纤激光器输出动力学特性研究具有一定的指导意义.     

超短脉冲在色散光纤中的传输特性

笔者研究了超短激光脉冲在色散光纤中的传输,利用傅里叶变换技术进行了理论分析,并以高斯脉冲为例给出了超短脉冲随时间变化的理论公式。数值计算了不同色散级次下脉冲的时域分布,讨论了光纤不同色散级次对脉冲波形的影响。     

声光锁模全固态皮秒激光器的实验研究

设计搭建了一台声光锁模的Nd:YAG激光器,进行了全固态连续主动声光锁模的实验研究,在没有加入锁相环反馈电路的情况下,获得了平均功率2 W,重复频率82 MHz,脉冲宽度324 ps,单脉冲能量24.4 nJ的稳定锁模脉冲输出.     

激等离子体线状光谱的辐射机制和时间演化过程分析

利用波长为1064nm、脉宽为10ns的脉冲激光烧蚀Hg0.8Cd0.2Te晶体表面，由光学多道分析仪（OMA）记录其激光等离子体的时间分辨光谱．通过对等离子体线状谱的演化分析得知：等离子体的膨胀过程是一个原子不断被激发的能量交换过程；线状谱的发射机制是碰撞激发．     

振铃光谱技术中腔内光场的涨落计算

采用系统平均理论,计算了脉冲激作为激发光源时,激光振铃吸收光谱技术中振铃腔内每个脉冲引起的光场涨落,并对计算结果进行了讨论。     

LD侧面泵浦全固态声光锁模激光器

采用热补偿环形径向侧面泵浦Nd:YAG模块进行了连续主动声光锁模激光的实验研究, 利用自行设计的锁相环反馈电路,获得脉冲宽度为488 ps,输出功率达10 W的稳定锁模脉冲输出.