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。     

飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤正常色散区传输时色散波的产生机理及控制

利用自行研制的双折射光子晶体光纤（PCF）进行了30fs脉冲传输实验,首次发现入射脉冲的中心波长位于PCF的正常色散区也可以产生显著的蓝移辐射,蓝移辐射的特征与入射脉冲的偏振化方向有关,入射脉冲沿PCF的慢轴偏振时蓝移辐射中出现了明显的双峰结构,随着初始入射脉冲中心波长的增大蓝移辐射中双峰之间的波长差增大,利用色散波与入射脉冲的相位匹配解释了蓝移辐射产生。当入射脉冲偏振化方向与PCF的X轴夹角45°时,两偏振模之间的交叉相位调制和相干耦合会导致脉冲俘获,使得蓝移辐射向短波方向的移动受到抑制。通过相位匹配条件和入射脉冲偏振化方向的调节可以有效地控制双折射PCF中正常色散区蓝移辐射的产生。     

光纤通信系统中的色散补偿研究

光纤色散特性是光纤通信系统的决定性因素.利用光学傅立叶变换(OFT)和变换受限(TL)脉冲可以实现色散的补偿,该色散补偿方案以傅立叶变换受限脉冲信号传输时的无畸变频谱为基础,在输出端利用光学傅立叶变换把这个无畸变的频谱转化成时域中的波形,这个波形和初始脉冲信号的波形在时域上是无失真变化的.然后用这个方案对三阶色散的补偿进行了分析研究,数值模拟结果和理论结果相符.     

三阶色散对双曲正弦高斯脉冲传输的影响

给出了三阶色散对高斯脉冲传输影响的方程和传播图形.利用计算机数值模拟的方法,研究了光纤通信中三阶色散对双曲正弦高斯脉冲在光纤中传输的影响.模拟结果表明,群速度色散的存在导致了脉冲迅速展宽并形成振荡,而三阶色散导致了双曲正弦高斯脉冲的2个脉冲变得不对称.     

光纤色散的频谱分析

采用傅里叶频谱分析方法,分别描述相干和非相干脉冲在光纤传输时引起的色散展宽,以及这两种情况下的传递函数之间的关系,同时还对这两种脉冲传输的色散补偿和补偿机制作了描述.以啁啾高斯脉冲为例的分析表明,预啁啾技术(PCH)只适用于相干脉冲传输.     

正常色散区高阶群速度色散对啁啾演变的影响

对单模光纤正常色散区啁啾脉冲的传输高阶群速度色散效应产生的啁啾进行了解析分析。结果表明：二阶和三阶色散效应产生非线性啁啾,啁啾具有极值。采用数值方法模拟了光纤中啁啾演变过程,计算结果表明：对于负初始啁啾脉冲可在脉冲中心小区域内形成暗孤子。     

负三阶色散光纤中的孤子效应脉冲压缩

正三阶色散对光纤孤子传输和孤子效应脉冲压缩都是有害的．本文对负三阶色散光纤中的孤子效应脉冲压缩进行了数值计算,发现在适当条件下,负三阶色散对孤子效应脉冲压缩不仅无害,而且有益。     

色散对高斯脉冲传输的影响

在不考虑损耗和各种非线性效应的情况下,采用解析和数值相结合的方法,详细研究了色散对无啁啾高斯脉冲和啁啾高斯脉冲在光纤中传输特性的影响,研究结果对进一步探索光脉冲在光纤中的传输提供了理论依据．     

正色散光纤中产生自相似脉冲的数值模拟

基于脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程(NLSE),采用数值计算的方法对脉冲在单根正色散光纤中演化为抛物线型自相似脉冲的传输特性进行研究.结果表明,合理地选取脉冲的初始能量和脉宽,脉冲在正色散光纤中演化成带有线性啁啾的自相似脉冲.进一步研究表明,输入脉冲的形状越接近自相似脉冲则其演化为抛物线型自相似脉冲越快,故高斯型脉冲与双曲正割型脉冲在相同能量下,高斯型脉冲有更短的最优光纤长度,且能演化为更优质的自相似脉冲.     

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.     

基于手机摄像头的血压估计方法

提出一种使用手机摄像头采集脉搏波的血压估计方法,称为基于脉搏波的多参数收缩压估计法(multiparameter estimation of systolic blood pressure based on pulse wave,MBPP).在运动实验中,分别通过手机摄像头和血压仪获得不同的脉搏波时序数据和血压.然后,对脉搏波数据进行去噪,计算加速脉搏波,得到脉搏波传导时间.再计算得到脉搏波的特征点,从而计算心率.最后,选择脉搏波传导时间和心率两个参数与血压进行线性拟合,从而得到血压的回归方程.实验结果表明,MBPP方法准确性高,可以用于血压的测量.     

高斯光脉冲在正弦型色散补偿系统的稳定传输

从含非线性薛定谔方程出发，通过数值模拟，研究了高斯光脉冲在正弦型色散补偿系统的传输，得到结论：当系统的二阶色散的平均值为零时可得到高斯光脉冲的稳定传输．这将对高码率光通讯传输系统的设计提供了一定的理论依据，有助于光脉冲在光纤中传输的研究．     

飞秒脉冲在磷酸二氢钾晶体中的色散特性

探讨飞秒脉冲在单轴晶体中的色散特性,根据主轴折射率色散方程,在不考虑晶体吸收及其他非线性作用的情况下,研究飞秒脉冲在磷酸二氢钾（monopotassium phosphate,KDP）晶体中的色散特性.由于晶体的色散,入射飞秒脉冲中不同频率的光波在晶体中传播时会引起不同的相位变化,从而改变出射脉冲的波形.通过数值计算得到飞秒脉冲在晶体中的传输特性,发现输出脉冲的脉宽、光强、展宽会随输入脉冲的中心波长、晶体的长度及脉冲光波的偏振方式等因素的变化而变化.所得到的结果,对于倍频研究、脉冲整形以及光学晶体器件的研发等具有一定的参考价值.     

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.     

动态光谱幅值检测中的奇异值剔除

为了解决动态光谱检测技术中单波长波形变异引入的误差,提出了基于归一化光谱的标准差奇异值剔除方法,有效克服了单波长信号稳定性判别方法无法判断光谱变异的缺点,动态光谱幅值提取自光电容积脉搏波脉动幅值,可用于人体血液成分检测,而单一波长脉搏波信号的畸变通常是由检测设备冈素造成的,与被测个体的生理信息无关.动态光谱信号有效性需以脉搏波基波相对幅值稳定性作为判据,即在对信号进行归一化处理后,再判断其变异程度,以标准差作为判别手段.实验结果表明,该方法能够有效剔出由单波长波形变异引入的误差,有效保障了动态光谱的检测精度.     

光纤中基孤子脉冲压缩的一种新方法

提出了利用色散管理光纤压缩基本弧子脉冲的一种新方法,针对两种不同的色散管理光纤,讨论了色散管理光纤中脉冲压缩机理和压缩效果。研究发现总色散为零和总色散不为零的色散管理光纤都可以获得较大的脉冲压缩比。当考虑喇曼自频移效应的影响时,发现自频移效应对脉冲压缩起抑制作用。     

人体脉搏检测系统设计

随着科技的发展,生活节奏的加快,工作压力的增加,对于人体健康往往容易忽略.本文设计的人体脉搏检测系统获取心率,区别于传统的通过心电信号获取心率.通过ZigBee技术组建的无线传感网络,可以实时地监测人体的脉搏情况,从而获得实时连续的心率,并将结果传送到监控中心.若超出正常范围,系统会报警.     

色散介质中脉冲传播的矩阵方法

通过变量代换,将描述光脉冲在二阶色散介质中传播的时间效应方程,化为与描述光波在一个横方向衍射效应的近轴波方程同样的形式后,借助于描述近轴光学行为的矩阵方法,对啁啾光脉冲在色介质中传播的时间行为进行了研究,并对引入的“时间光线”和“时间透镜”等概念进行了物理阐释。