光纤中调制不稳定性产生高重复频率超短光脉冲的数值分析

摘要

作为高速光纤通信中的主要光源，高重复频率超短光脉冲序列的研究正引起人们的重视，由于光脉冲序列的重复频率和脉冲宽度会影响光纤通信系统的带宽和传输速率，从而影响通信质量，因此提供一种高质量高重复频率超短光脉冲序列的产生方法已变得十分重要，利用绝热孤子效应压缩技术和高阶孤子效应压缩技术虽然可以对激光器产生的脉冲进行再压缩，使其宽度变窄，可是重复频率不够高。
　　 基于更高重复频率以及更窄的光脉冲序列的需求，本文提出了利用光纤中的调制不稳定性产生高重复频率超短光脉冲序列的一种方法，该方法利用非线性光纤中色散和自相位调制的共同作用对双频拍频信号整形压缩产生超短光脉冲序列，具体内容如下：
　　 （1）提供了产生高重复频率超短光脉冲序列的结构原理图，该结构通过耦合两个连续光激光器产生双频拍频信号，并经光纤放大器提供功率放大，之后在高非线性光纤中传输，在光纤的输出端会得到高重复频率超短光脉冲序列，产生的脉冲序列的重复频率等于拍频信号的频率间隔。
　　 （2）脉冲宽度由结构图中各个器件的参数决定，为了得到最佳的脉冲序列，本文对所提出的结构图中的各个器件的参数做了详细的分析，总结出光纤的色散系数，非线性系数，拍频信号的频率间隔以及输入功率对产生的高重复频率超短光脉冲序列的影响
　　 （3）通过数值模拟，以非线性薛定谔方程为基础，利用分步傅里叶变换方法，对双频拍频光源在光纤中的演变过程进行数值模拟，并分别得到了重复频率为100GHz，200GHz，300GHz和500GHz，脉冲宽度为1.56ps，830fs，526fs和312fs的脉冲序列
　　 （4）为了提高所得光脉冲序列的质量，提出利用非线性光纤环镜的开关特性以及对拍频信号的压缩作用，消除脉冲基座，提高脉冲质量，并且利用此方法分别产生了重复频率为100GHz，200GHz和500GHz，脉冲宽度为1.32ps，810fs和234fs的无基座高重复频率超短光脉冲序列。将相同的拍频信号输入到光纤环镜和光纤中，通过对比输出结果，发现光纤环镜更具优越性。