自相位调制

摘要： 由飞秒激光驱动的非线性光学显微镜技术在医学组织成像中具有很多独特的优势,包括多种成像模态、高对比度、高分辨率和无标记的深层光学切片能力等.由于缺乏波长可灵活调谐的飞秒激发光源,导致在多模态成像的同时难以兼顾每种模态的对比度,从而制约了非线性光学显微镜在医学诊断中的广泛应用.本文采用基于自相位调制光谱选择的光纤激光光源,获得了中心波长在990—1110 nm范围内可调谐的高能量飞秒脉冲,并用于驱动非线性光学显微镜.采用990 nm的飞秒脉冲,通过双光子激发荧光和二倍频对胃组织成像,进一步结合图像拼接技术成功获得了胃组织的双模态大视场图像;利用1110 nm的飞秒脉冲,实现了无标记自发荧光多倍频显微镜技术,同时高效激发了胃组织的双光子激发荧光、三光子激发荧光、二倍频和三倍频信号,获得了胃组织的多模态图像.

摘要： 从非线性薛定谔方程出发,利用傅里叶方法进行分析,通过MATLAB进行数值模拟验证,分析了自相位调制(SPM)、群速度色散(GVD)和初始啁啾对单模光纤中传输的超高斯脉冲的影响。分析结果表明单模光纤的SPM和GVD效应引起的频率啁啾与超高斯脉冲的阶数m有关。SPM引起的频率啁啾仅发生在脉冲沿附近,呈非线性变化。

摘要： 本文对一种纤芯折射率分布呈三角形的四包层结构正常色散平坦高非线性石英光纤进行优化设计,用于平坦光频率梳产生.研究了光纤各包层宽度和折射率大小对光纤色散特性、截止波长的影响.经过优化设计的光纤在波长1400—1700nm范围内可实现较为平坦的近零正常色散,色散范围为−3—0ps/(km⋅nm).光纤有效模场面积约为11μm^(2),非线性系数可达12.8W^(−1)⋅km^(−1).基于电光调制脉冲泵浦正常色散平坦高非线性石英光纤,进行平坦光频率梳产生仿真.研究了光纤长度、二阶色散、三阶色散、脉冲峰值功率、脉冲宽度、脉冲初始啁啾、脉冲形状等参数对光频率梳产生的影响.仿真结果有利于促进正常色散高非线性石英光纤的国产化及其在平坦光频率梳的应用.

摘要： 研究单模光纤中色散与自相位调制效应对单反馈半导体激光器混沌时延的影响.仿真中通过调节单模光纤的二阶色散系数与平均入纤光功率,以控制色散和自相位调制效应.结果 表明,混沌激光在光纤中的传输距离达到色散长度后,色散效应增强使混沌时延得到明显抑制,在混沌时延特征处的自相关系数值可以最快0.5 dB/km的抑制速率下降.当混沌激光在光纤中继续传输至20 km后,由于自相位调制效应累积至显著作用范围,混沌时延达到稳定抑制状态,最优抑制效果可达11.6 dB.

摘要： 报道了基于锯齿波脉冲抑制自相位调制(SPM)的高功率窄线宽单频脉冲光纤激光放大器.通过优化掺镱(Yb)石英有源光纤的长度,在保证输出功率和转换效率的同时提高单频光纤激光放大器中的受激布里渊散射阈值,并采用脉冲波形为锯齿波的种子光,利用其光强对时间的变化率为常数的特性有效抑制了SPM效应导致的激光光谱展宽现象.主放大级泵浦功率为11.3 W时获得了平均输出功率为3.13 W、脉冲重复频率为20 kHz的1064 nm单频激光输出;此时脉冲宽度为6.5 ns,对应峰值功率为24 kW,测得光谱线宽仅为83 MHz,接近变换极限水平.与采用常规高斯波形脉冲种子光的对照实验相比,锯齿波形脉冲对SPM所致的光谱展宽具有显著抑制效果,为高功率窄线宽脉冲光纤激光放大器提供了一种行之有效的方法.

摘要： 根据非线性介质的自相位调制效应理论分析,得出一束强光通过非线性介质后在远场光强重新分布.基于此,提出一种利用自相位调制获得中空环状消激发光的方法,并进行相应的数值模拟,证实了该方法的可行性.与传统方法相比,该方法具有装置简单、尺寸可控及传输稳定等特点.

摘要： 双曲正割脉冲在光纤的反常色散区传输时,由于受到群速度色散和自相位调制的共同作用,其形状保持不变,形成所谓的孤子.本文从时频分析的角度,数值仿真了群速度色散与自相位调制是如何作用光脉冲形成孤子的.双曲正割脉冲在反常色散区传输时,群速度色散引起的啁啾呈非线性,但在中央区一个较大范围内是线性的.这种特性与自相位调制引起的啁啾特性恰好相反,相互抵消.

摘要： 通过波导结构设计以及色散调控,基于孤子脉冲压缩、自相位调制和光波分裂效应,用0.22 m反常色散五氧化二钽波导级联0.9 m正常色散五氧化二钽波导产生在1 520~1 580 nm波段具有4 dB平坦度、60 nm带宽的平坦光频率梳.利用X-Frog技术分析了脉冲在传输过程中的时谱演化,并且研究了产生光频率梳的相干性.时谱演化指出自相位调制和光波分裂的共同作用使得光频率梳的光谱包络变宽,并且具有良好的平坦度.一阶复互相干度计算指出光频率梳具有较好的相干性.仿真结果表明,五氧化二钽集成非线性光波导在产生高重复频率平坦相干宽带光频率梳方面具有较好的前景.

摘要： The self-phase modulation(SPM)and spatial hole burning(SHB)at low power can lead to the output spectral broadening of a fiber laser.The effects of the bandwidth and reflectivity of OC(output coupler fiber Bragg grating)on fiber laser output spectral broadening were analyzed.The laser output spectral width changes with the bandwidth and reflectivity of the OC under different output powers were experimentally investigated.Experimental re-sults show that the decrease of OC bandwidth can effectively reduce the output spectral broadening caused by SPMand SHB.The decrease of OC reflectivity can reduce the SPM-induced output spectral broadening speed and promote the SHB-induced spectral broadening.But in the same amount of change,the influence of bandwidth is more significant than that of reflectivity.The experimental results are consistent with the theoretical analysis,which has a great signifi-cance for the design and application of spectral beam combining and narrow linewidth high power fiber lasers.%光纤激光器中的自相位调制(SPM)以及低功率下的空间烧孔效应(SHB)会导致输出光谱展宽.分析了SPM、SHB导致光谱展宽的理论模型,讨论了低反光纤光栅(OC)的带宽与反射率对激光器输出光谱展宽的影响.实验研究了不同输出功率下激光器输出光谱随OC带宽及反射率的变化关系.结果表明减小OC带宽能够有效减缓SPM、SHB导致的输出光谱展宽;减小OC反射率能降低SPM导致的输出光谱展宽速度,却促进了SHB导致的光谱展宽;但相同改变量的情况下,OC带宽所带来的影响较反射率更为显著.实验结果与理论分析一致,对光谱合束及窄线宽高功率光纤激光器的设计与应用具有重要意义.

摘要： 本文研究了一种通过交叉相位调制和自相位调制效应实现40Gb/s信号全光3R再整形的方案,方案的核心是一个用超高非线性光子晶体光纤作为其中一臂的马赫一曾德干涉仪,通过计算并调节这一臂的光子晶体光纤的长度,可以利用XPM效应使通过此臂的信号光产生特定的非线性相移,所得光与另外一臂的光信号相干涉,消除混入系统的噪声,使信号得以整形。再通过光纤的自相位调制效应对信号性能进一步优化。并用Optisystem对其进行了仿真实验。

摘要： 在考虑光纤损耗的前提下,本文从频域耦合模方程出发,推导了自相位调制产生的调制不稳定性增益表达式,给出了最大增益及其对应的频移量的解析式,进而得到了产生调制不稳定性时输入功率必须满足的条件,以及就传输距离而言调制不稳定性的存在范围.研究表明,考虑损耗后,调制不稳定性产生的功率增益的大小和范围均减小了,减小的程度受色散、非线性系数、功率、损耗系数及传输距离各因素共同影响;引入损耗后,增益峰对应的频移量减小,并且该频移量随着传输距离的增大逐渐减小,即随着传输距离的增大,边带增益峰逐渐向载频靠拢;解析结论与以往文献的实验结果能较好吻合.

摘要： 飞秒激光脉冲与透明介质相互作用后产生的白光具有类似激光束的高强度和高亮度特性,而且其谱线覆盖了从紫外到红外波段.试验中分别利用10Hz、120fs、60mJ 的掺钛蓝宝石激光脉冲和kHz、120fs、1mJ的掺钛蓝宝石激光脉冲,在玻璃,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和水中产生了白光连续谱,并测出了白光的光谱范围,实验结果显示白光谱宽分别为440-820nm,440-1100nm 和400-750nm;从自聚焦和自相位调制理论出发,对白光产生的机理进行了讨论,结果显示自聚焦和自相位调制无法完整的解释PMMA 的白光谱线.

摘要： 通过数值求解广义非线性薛定谔方程，分析了32路线性啁啾高斯脉冲堆积后的整形脉冲在单模光纤中的传输特性。结果表明经50m单模光纤传输后脉冲的脉宽和包络形状基本不变；非线性效应中的自相位调制和脉冲内Raman散射对脉冲频域特性影响较大，使频谱展宽约40THz，中心角频率下移约10THz；而自陡效应，三阶色散对传输特性影响不大。

摘要： 在倍频过程中，如果基频光和倍频光之间的相位失配量较大，在传输过程中基频光的能量会不断的转移到倍频光(效率极低)，并且倍频光的能量也会不断的回流到基频光，这一能量正流-回流过程循环往复进行。这种情况下，尽管基频光的能量不会发生显著变化，但它会感受到源自这一二阶非线性过程导致的相位变化，称为级联非线性相移。在相位失配量极大的近似条件下，该非线性相移具有克尔效应致非线性相移(三阶非线性)的特征，表现为基频光的自相位调制。不同之处在于该相移反比予相位失配量。选择不同的相位失配量的符号可以获得正的(自聚焦)或负的(自散焦)非线性相移。这一设计自由度使得级联非线性相移在脉冲孤子压缩、空间孤子形成以及飞秒克尔透镜锁模方面取得应用。rn 对准相位匹配结构中的级联非线性相移进行了研究。相位失配较大条件下得出的解析表达式表明：准相位匹配结构中，材料色散导致的相位失配以及周期性极化结构本身都会对基频光感应到的非线性相移起到贡献。而在普通晶体中，仅有材料本身色散导致的相位失配会对非线性相移起到贡献。因此，在准相位匹配结构中，通过合适的设计极化周期，可以调节等效相位失配量的大小及符号，从而在一定程度上对级联非线性相移进行调控。对耦合波方程组的精确数值求解证明了近似公式的正确性。此外，普通品体相位匹配条件下基频光不会感应到任何相移。而在准相位匹配结构中，即使满足等效相位匹配的条件，基频光依然感应到级联非线性相移，近似公式很好的预言了这一点以及相移的符号。rn 在强泵浦的条件下，普通晶体中的级联非线性相移会随传输距离呈现饱和态势。要想避免饱和必然要求增大相位失配，而这以减小非线性相移为代价。与之相比，研究表明：准相位匹配结构中的级联非线性相移大小取决于等效相位失配量，而饱和行为取决于材料包散导致的相位失配。因此可以同时获得较大的相移并且避免饱和出现。基于以上研究结果，认为准相位匹配结构将在级联非线性相移方而取得更广泛的应用。

摘要： 针对一种基于色散位移光纤的自相位和交叉相位调制特性的全光2R再生器进行了研究.当信号光脉冲和控制光脉冲同时输入到一段色散位移光纤中,由于自相位调制和交叉相位调制效应,信号光的频谱会被展宽.基于该现象,通过在色散位移光纤后面放置光带通滤波器,可以达到全光2R再生目的.仿真结果表明,该再生器适用于较高速的光网络中.

摘要： 在同时考虑自相位调制、交叉相位调制和四波混频非线性效应的情况下,研究了预补偿、后补偿和混合补偿三种色散斜率补偿系统输入功率与误码率的关系,并引入跨距内色散补偿度,对其中的最佳补偿模型--混合补偿模型,研究了其传输性能与色散补偿度的关系,由于非线性效应、传输损耗及噪声的综合影响,应当选取合适的系统参数,本文找到了其中最优系统的最佳工作点.

摘要： 本文研究了高阶色散对光孤子传输的影响，首先数值分析了TOD对光孤子的影响，得出三阶色散对孤子传输的影响独立于其它的效应，使得孤子脉冲在其中一个边沿产生不为零的衰减振荡，并且使脉冲展宽，严重影响了孤子的传输.然后，通过仿真模拟，得出相关参数对信号传输过程的影响.最后，通过运用对参数的综合控制，补偿了高阶色散对脉冲的损耗，达到了较好的效果.

摘要： 本文研究了高阶色散对光孤子传输的影响，首先数值分析了TOD对光孤子的影响，得出三阶色散对孤子传输的影响独立于其它的效应，使得孤子脉冲在其中一个边沿产生不为零的衰减振荡，并且使脉冲展宽，严重影响了孤子的传输.然后，通过仿真模拟，得出相关参数对信号传输过程的影响.最后，通过运用对参数的综合控制，补偿了高阶色散对脉冲的损耗，达到了较好的效果.

摘要： 本文研究了高阶色散对光孤子传输的影响，首先数值分析了TOD对光孤子的影响，得出三阶色散对孤子传输的影响独立于其它的效应，使得孤子脉冲在其中一个边沿产生不为零的衰减振荡，并且使脉冲展宽，严重影响了孤子的传输.然后，通过仿真模拟，得出相关参数对信号传输过程的影响.最后，通过运用对参数的综合控制，补偿了高阶色散对脉冲的损耗，达到了较好的效果.

摘要： 本发明的目的是相位调制器系统(20)，其包括分束器和适于调制具有至少一个特定偏振态的线偏振光而保持所述偏振态的反射模式相位调制器(8)。分束器和相位调制器(8)沿光束(1、3、5、7、9、10、11、12)的光路布置。分束器是偏振分束器(2)，相位调制器系统(20)还包括光束旋转器(6)，其沿偏振分束器(2)和相位调制器(8)间的光路布置，并将光束(5、9)的偏振态沿着给定方向旋转45°角，其中入射到相位调制器(8)上的光束(7)的偏振态对应于特定偏振态。本发明还涉及用于将相位调制器系统中的输入光束与相位调制过的光束分离的方法，相位调制器系统包括可工作在反射模下且适于调制具有至少一个特定线偏振态的线偏振光而保持所述特定线偏振态的相位调制器。所述方法包括步骤：a)通过使输入光束通过偏振分束器来提供具有第一偏振态的光束；b)利用光学旋转器将所述光束的所述第一偏振态沿着第一方向旋转45°角；c)利用相位调制器反射所述光束以得到相位调制过的反射光束，其中入射到相位调制器上的光束的偏振态对应于所述特定偏振态；d)利用光学旋转器将反射光束的偏振态沿着第一方向旋转45°角以得到偏振态与第一偏振态正交的光束；以及e)通过使所述光束通过偏振分束器将具有第二偏振态的光束与输入光束分开。

摘要： 本发明提供一种基于光纤自相位调制效应的温度传感系统及测量方法，所述系统包括光源模块、光纤传感模块、温度调节模块、检测模块；其中，光源模块与光纤传感模块相连，光纤传感模块与检测模块相连；在进行温度测量时，首先确定光纤传感模块中传感光纤的热光系数与热膨胀系数；然后得到不同待测温度下传感光纤的非线性系数与群速度色散；确定不同待测温度下自相位调制效应感应频谱的展宽因子；根据不同待测温度下传感光纤的自相位调制效应感应频谱带宽的差异进行温度测量，计算得到温度传感灵敏度。本发明提出的温度测量方法，系统结构简单、机械强度高、全光纤化，测量灵敏度高、实时性强、是实现温度检测的有效手段。

摘要： 本发明公开了一种能同时抑制光纤激光器中自相位调制和四波混频的方法，针对光纤激光器中由自相位调制和四波混频激发的寄生激光引起的输出光谱主瓣展宽，根据寄生激光光谱特性提出了一种相移长周期光纤光栅，该光栅具有两个以信号激光中心波长为中心呈旋转对称的谐振峰，且两谐振峰波长与寄生激光波长相对应，能够将寄生激光从纤芯模耦合至包层模。利用基于微波的热处理方法，大幅度降低了光栅的温度系数，同时结合飞秒激光制作的均匀性包层‑空气全耦合器件将寄生激光从包层模耦合至空气中，从而提高光纤激光器的线宽水平。相比于现有方法，本发明提出的方法具有成本低、灵活性强、适用于不同结构光纤激光器等优点。

摘要： 基于交叉相位调制和自相位调制联合效应的光组播器属于光通信技术领域。由连续光和泵浦光激光器，光调制器，光数据信号，偏振控制器，光耦合器，高非线性光纤，可调谐光滤波器和光接收端组成。携带数据信号的泵浦光与连续光偏振态相同后，经3dB耦合器耦合并射入1km高非线性光纤。调节泵浦光和连续光的频率及功率，使两光发生自相位调制和交叉相位调制联合效应。当泵浦光和连续光激光器中心频率分别为192.81THz和194.05THz，本发明实现192.81THz到19路信号的组播。当泵浦光和连续光激光器中心频率分别192.10THz和194.83THz时，本发明实现192.10THz到24路信号的组播。

摘要： 本发明提供了自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统，所述显微镜系统包括：飞秒激光前端模块、脉冲展宽放大模块、脉冲压缩模块、光谱展宽滤波模块和多光子显微镜模块。还提供了其方法及显微镜。本发明的基于自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统可将1040nm的脉冲波长转换到1110nm，实现多光子激发荧光(MPEF)、二倍频(SHG)和三倍频(THG)信号的同时收集，即实现对多种生物组织成分的同步成像，并且转换效率高，可获得的能量大，可以得到的脉冲通过色散补偿可压缩至近变换极限。同时本发明的基于自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统扩展性强，可以通过调节输入光纤能量的大小来调谐光源波长，以适合不同的样品成像。

摘要： 本发明公开了一种基于空间自相位调制效应测量涡旋光束拓扑荷数的方法，所述装置自左向右依次为激光器、空间光调制器、聚焦透镜、非线性光学材料和光束检测系统。本发明通过非线性光学方法直观而准确地测量涡旋光束的拓扑荷数。基于二维纳米材料的空间自相位调制效应，利用整数阶离轴涡旋光束观察到了远场自衍射强度图样的拖尾现象，拖尾数与涡旋光束的拓扑荷数相等。分数阶离轴涡旋光束激发的远场自衍射图样相比于整数阶涡旋光的自衍射图样出现了拖尾光强变弱，这个与小数拓扑荷数有关。由此实验结果给我们带来了实际的应用，即利用空间自相位调制效应直接测量出涡旋光束的拓扑荷数。该方法实验装置简单，实验结果直观，测量结果可靠。

摘要： 本发明公开了一种利用大角度布拉格倾斜光纤光栅抑制自相位调制的方法。针对光纤激光器中由于自相位调制效应导致的输出激光光谱展宽，提出一种使用大角度布拉格倾斜光纤光栅抑制展宽光谱成分的方法。该光栅透射谱具有系列梳状谐振峰，通过调节光栅参数改变谐振波长与相邻谐振峰之间间距。对于相邻谐振峰所组成的通带与阻带，当信号光主瓣中心波长对应于窄通带的中心波长，阻带波段对应自相位调制衍生光谱成分，可以实现在通过信号光的同时，将激光器中自相位调制效应产生的衍生光谱成分由纤芯模耦合至前向包层模，从而优化光纤激光器输出光谱线宽。相比于现有方法，本发明提出的方法具有成本低、灵活性强、稳定性高等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于截断高斯光束提高空间自相位调制成像效果和非线性光学系数表征准确性的装置，所述装置自左向右依次为激光器、可调光阑、聚焦透镜、非线性光学材料和光场检测系统。光与物质相互作用过程中热致非线性效应和Kerr非线性效应等都会产生自衍射现象。通常，多种效应叠加，会导致衍射环的串扰和模糊不清，这对衍射环的计数产生极大干扰，从而影响材料非线性光学系数的精确测量。本发明采用截断高斯光束作为激励光源，调节光路中光阑大小控制入射光束的光强分布，利用不同非线性光学效应的局域和非局域差异性，将不同形状的衍射环进行分离，明显提高了空间自衍射的成像质量，保证了非线性光学系数表征的可靠性。

摘要： 本发明提供一种基于光纤自相位调制效应的温度传感系统及测量方法，所述系统包括光源模块、光纤传感模块、温度调节模块、检测模块；其中，光源模块与光纤传感模块相连，光纤传感模块与检测模块相连；在进行温度测量时，首先确定光纤传感模块中传感光纤的热光系数与热膨胀系数；然后得到不同待测温度下传感光纤的非线性系数与群速度色散；确定不同待测温度下自相位调制效应感应频谱的展宽因子；根据不同待测温度下传感光纤的自相位调制效应感应频谱带宽的差异进行温度测量，计算得到温度传感灵敏度。本发明提出的温度测量方法，系统结构简单、机械强度高、全光纤化，测量灵敏度高、实时性强、是实现温度检测的有效手段。

摘要： 本发明公开了一种基于自相位调制的锁模光纤激光器，所述锁模光纤激光器包括波分复用器、半导体激光器、增益光纤和带通滤波器，所述半导体激光器发射的激光脉冲经所述波分复用器耦合入所述增益光纤内，在自相位调制的作用下光谱被非线性展宽，所述激光脉冲的宽度与展宽的所述光谱的宽度正相关，所述光谱展宽达到所述带通滤波器中的滤光片的滤波范围以提高所述滤光片对所述光谱的透射率，形成可饱和吸收机制以实现锁模。本发明的优点是：该锁模光纤激光器简化了光纤激光器的结构，提高了激光器的单脉冲能量，增加了脉冲的光谱宽度，减小了脉冲的脉冲宽度，提高了脉冲的峰值功率。