超短脉冲光源及高功率纳秒脉冲传输特性研究

论文摘要

超短脉冲光源是高速光纤通信系统的关键技术之一,是当前光通信领域的研究热点。同时随着高功率光纤激光器和放大器的发展,非线性效应的管理问题也正成为非线性光纤光学研究的重点和难点。本文主要围绕超短脉冲产生技术和高功率光脉冲的非线性传输问题开展了相关理论分析和实验研究,具体内容如下:一、非线性偏振旋转被动锁模掺铒光纤激光器的研究1.利用时域锁模方程对非线性偏振旋转锁模技术进行了理论分析。2.利用非线性偏振旋转加成锁模技术,获得了自起振、稳定的、重复速率为25MHz、中心波长为1558.4nm、谱宽为25.9nm、脉宽为520.5fs的锁模光脉冲;实验研究了耦合输出器的位置、耦合输出比及腔内总色散对锁模脉冲的影响。二、光脉冲压缩技术的研究1.提出了一种基于损耗管理光纤线路的绝热孤子压缩方法,在确定了光纤长度后,只要很好地控制泵浦功率,就能获得最佳压缩效果。2.设计了一种基于由普通单模光纤、色散位移光纤和高非线性光纤组成的准非线性渐增光纤的脉冲压缩方案。由于所用光纤均已商用,该方法在实际中易于实现,且可通过改变EDFA的增益灵活地控制压缩效果。三、高功率光脉冲在光纤中的传输特性的研究1.对高功率(kW量级)纳秒脉冲在光纤中的传输特性进行了模拟计算,分析了自相位调制效应(SPM)、受激喇曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)对脉冲传输的影响,所得结果对相关实验有指导意义。2.研究了大模场面积光纤对非线性效应的抑制作用,为今后的研究工作打下了基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 被动锁模光纤激光器的研究进展
• 1.1.1 利用SESAM 构成直线腔被动锁模光纤激光器
• 1.1.2 利用非线性光纤环形镜实现被动锁模光纤激光器
• 1.1.3 基于非线性偏振旋转的锁模技术的发展
• 1.2 光脉冲压缩技术研究的背景及现状
• 1.2.1 光纤－光栅对光学脉冲压缩
• 1.2.2 色散补偿法压缩啁啾脉冲
• 1.2.3 高阶孤子效应压缩
• 1.2.4 绝热孤子压缩技术
• 1.2.5 基于DD-NOLM 的脉冲压缩技术
• 1.2.6 基于XPM 效应的光脉冲压缩
• 1.3 高功率激光器的发展及其在光纤中传输的非线性效应管理
• 1.3.1 高功率激光器的发展
• 1.3.2 光纤中的非线性效应管理
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器的研究
• 2.1 引言
• 2.2 非线性偏振旋转锁模的经典动力学模型分析
• 2.2.1 利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模的基本原理
• 2.2.2 描述被动锁模的数学模型
• 2.2.3 APM、SPM 参量的推导
• 2.2.4 输出脉冲光谱边带的产生
• 2.2.5 多脉冲的产生问题
• 2.3 非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器的实验研究
• 2.3.1 实验装置
• 2.3.2 实验结果
• 2.3.3 耦合输出器位置对锁模脉冲的影响
• 2.3.4 耦合输出比对锁模脉冲的影响
• 2.3.5 总色散系数对锁模脉冲的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 超短光脉冲压缩技术的研究
• 3.1 采用掺铒光纤放大器实现高阶孤子压缩
• 3.1.1 高阶孤子效应压缩原理
• 3.1.2 泵浦功率对脉冲压缩效果的影响
• 3.1.3 SMF 长度对脉冲压缩效果的影响
• 3.2 利用损耗管理光纤（LMF）实现孤子压缩
• 3.3 基于准非线性递增光纤实现脉冲压缩的研究
• 3.3.1 利用非线性递增光纤压缩脉冲的理论分析
• 3.3.2 利用准非线性递增光纤（即阶梯状非线性光纤）压缩脉冲
• 3.4 本章小结
• 第四章 高功率纳秒光脉冲在光纤中的传输
• 4.1 引言
• 4.2 高功率脉冲传输的自相位调制
• 4.2.1 脉冲的不同传输区域
• 4.2.2 自相位调制
• 4.3 高功率脉冲引起的受激喇曼散射（SRS）
• 4.4 高功率脉冲引起的受激布里渊散射（SBS）
• 4.5 大模场面积光纤（LMAF）对非线性效应的抑制
• 4.5.1 大模场面积光纤中的SPM 效应
• 4.5.2 大模场面积光纤中的受激喇曼散射
• 4.5.3 大模场面积光纤中的受激布里渊散射
• 4.6 本章小结
• 第五章 工作总结及展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢