光纤中自相似抛物型脉冲演化特性的研究

摘要

自相似抛物型脉冲产生于光纤的正常色散区，具有独特的传输特性。例如自相似脉冲具有抛物线形状，传输过程中随着功率的提高脉冲形状保持不变;能够很好的抵御光波分裂;在传输过程中不存在能量限制问题;自相似脉冲形成过程中所有入射脉冲的能量都转化到输出脉冲中，能量没有损耗。自相似脉冲有着严格的线性频率啁啾，能够进行高效的脉冲压缩，进而获得高功率的超短压缩脉冲。所以研究脉冲的自相似特性在科学研究领域内具有非常重要的应用前景。
　　 本文在对自相似抛物型脉冲的形成机制，研究背景以及国内外发展了解的基础上，从光传输的麦克斯韦方程组出发，推导出光脉冲传输时所满足的非线性薛定谔方程(NLSE)和广义的非线性薛定谔方程，以及求解NLSE常用的数值方法-分步式傅里叶变换方法。首先，详细地介绍了在恒定增益正常色散光纤中形成自相似抛物型脉冲的理论模型，分析表明自相似脉冲的特性与初始脉冲的宽度和形状无关;接着介绍了在纵向增益分布正常色散光纤中自相似抛物型脉冲形成的理论模型，分析表明在纵向增益渐减光纤中传输的脉冲经压缩后可获得最小持续时间的脉冲;随后，利用光子带隙光纤(BGF)具有的反常群速度色散，对单个自相似脉冲和自相似脉冲序列分别进行了压缩，可获得高功率的压缩脉冲。介绍了脉冲在可变参数下的非线性色散渐减光纤(ND-DDF)中传输的理论模型，并对脉冲在恒定色散光纤中和色散渐减光纤中的传输的情况做了对比;最后，考虑了三阶色散对自相似抛物型脉冲传输的影响，从理论上提出了色散补偿方法。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 自相似抛物型脉冲的研究背景

1．2 自相似抛物型脉冲的形成机制

1．2．1 群速度色散

1．2．2 自相位调制

1．2．3 群速度色散和自相位调制共同作用

1．2．4 高阶效应

1．3 自相似抛物型脉冲的国内外研究现状

1．4 自相似抛物型脉冲的放大器和激光器

1．4．1 自相似抛物型脉冲的放大器

1．4．2 自相似抛物型脉冲的光纤激光器

1．5 本论文的结构安排

第二章 光脉冲传输的基本方程

2．1 光纤的基本特性

2．1．1 光纤损耗

2．1．2 光纤色散

2．2 麦克斯韦方程组

2．3 广义的非线性薛定谔方程

2．4 求解NLSE的分步傅里叶变换方法

2．5 小结

第三章 色散恒定光纤中自相似抛物型脉冲的演化

3．1 恒定增益色散光纤中脉冲的演化

3．1．1 理论模型

3．1．2 数值模拟

3．2 纵向增益分布色散光纤中脉冲演化的理论模型

3．3 自相似抛物型脉冲的压缩

3．3．1 单脉冲的压缩

3．3．2 脉冲序列的压缩

3．4 小结

第四章 色散渐减光纤中自相似抛物型脉冲的演化

4．1 引言

4．2 色散渐减光纤中脉冲演化

4．2．1 理论模型

4．2．2 数值模拟

4．3 三阶色散效应的影响

4．4 色散补偿

4．5 小结

第五章 总结

参考文献

硕士期间发表论文

致谢