色散渐减光纤及其构成的光纤环镜对拍频光脉冲的压缩

论文摘要

在光纤通信中,超短光脉冲的产生一直是研究的重点,各种脉冲压缩技术也应用而生,脉冲压缩质量也越来越高。然而影响光纤通信速率的不仅是脉冲宽度,脉冲的重复频率也是其中一个重要的因素。拍频光脉冲序列因其重复频率高,逐渐成为研究热点,对其的压缩研究也日益广泛。本文首先介绍了脉冲压缩中主要用到的技术及其各自的特点。然后对脉冲压缩模拟方法和脉冲压缩进行了模拟研究。最后对拍频光脉冲序列在色散渐减光纤及其构成的环镜中压缩进行了详细研究。具体包括以下三部分工作。(1)详细介绍了步长固定的分步傅立叶变换法。根据孤子在线性色散渐减光纤中的演化,结合分步傅里叶变换法提出了自适应步长分步傅里叶变换法,并给出了模拟孤子在线性色散渐减光纤中压缩时的步长选取原则。与定步长分步傅里叶变换法比较,自适应步长分步傅里叶变换法引入的误差更小。数值模拟比较两种傅里叶变换法,发现自适应步长傅里叶变换法可以大大提高模拟效率。(2)对压缩平稳重调脉冲的色散渐减光纤(DDF)的色散特性进行设计,结果发现该色散渐减光纤的色散特性呈线性递减。对于平稳重调脉冲其压缩比与功率比等于光纤始末两端二阶色散系数的比值。当色散渐减光纤的斜率足够小时,无啁啾基阶孤子可以近似为平稳重调脉冲,当色散渐减光纤的色散斜率较大时,无啁啾基阶孤子与平稳重调脉冲相差较大。当基阶孤子带有与光纤色散斜率成正比的线性啁啾时,脉冲的压缩比与功率比更接近于光纤始末两端二阶色散系数的比值。说明带有线性啁啾的基阶孤子比不带啁啾的基阶孤子更接近于平稳重调脉冲。(3)分别研究了线性色散渐减光纤及其构成的色散渐减光纤环镜对拍频光脉冲的压缩。发现线性色散渐减光纤环镜输出的光脉冲基座较小,且频谱没有明显变化,更适合远距离传输。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 光脉冲压缩概述
• 1.2 常见的脉冲压缩方法
• 1.2.1 光纤—光栅对压缩器
• 1.2.2 绝热基阶孤子压缩
• 1.2.3 高阶孤子压缩
• 1.2.4 环镜对光脉冲的压缩
• 1.2.5 其它脉冲压缩技术
• 1.3 基于色散渐减光纤环镜压缩光脉冲研究现状
• 1.4 拍频光脉冲产生及其压缩研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容及创新点
• 第二章 光脉冲压缩原理
• 2.1 光纤中的非线性薛定谔方程
• 2.1.1 光纤中的色散
• 2.1.2 光纤中的非线性效应
• 2.1.3 非线性薛定谔方程
• 2.2 色散对输入光脉冲的影响
• 2.3 自相位调制对脉冲频谱的影响
• 2.4 脉冲的压缩原理—调制不稳定性
• 2.4.1 线性稳定分析
• 2.4.2 调制不稳定性增益谱
• 2.5 拍频光脉冲的调制不稳定性
• 2.6 本章小结
• 第三章 自适应步长分步傅里叶变换法的提出
• 3.1 分步傅立叶变换方法
• 3.2 自适应步长分步傅里叶变换方法
• 3.2.1 孤子在线性色散渐减光纤中的演化规律
• 3.2.2 自适应步长分步傅里叶变换法
• 3.3 本章小结
• 第四章 压缩平稳重调脉冲的色散渐减光纤的设计
• 4.1 平稳重调脉冲存在的理论分析
• 4.2 平稳重调脉冲及其数值求法
• 4.3 色散渐减光纤的设计
• 4.4 近似平稳重调脉冲的压缩
• 4.5 本章小结
• 第五章 色散渐减光纤及其构成的环镜对拍频光脉冲的压缩
• 5.1 双频拍频光的产生及其在色散渐减光纤中的压缩
• 5.1.1 双频拍频光的产生
• 5.1.2 损耗为0 情况下线性色散渐减光纤对拍频光的压缩
• 5.1.3 损耗不为0 情况下线性色散渐减光纤对拍频光的压缩
• 5.2 线性色散渐减光纤构成的环镜对拍频光的压缩
• 5.2.1 环镜系统的参数选择分析
• 5.2.2 模拟结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 第六章 工作总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢