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    浅析梳状色散光纤中皮秒脉冲压缩特性

    发布时间: 2016-11-23  点击次数: 476次

    数值法解方程(1),可得到不同色散光纤的压缩比随光纤长度的变化,由计算可知,双曲函数色散渐减光纤的压缩比大。同时为了表征压缩后脉冲质量,可计算脉座能量(%)为:其中Et为脉冲总能量,Es为与该脉冲等高等宽的孤子脉冲能量。对于色散渐减光纤的压缩效果,许多己作分析,结论是,在色散缓变光纤中被压缩的脉冲质量好,但需要长达几十公里的色散渐减光纤。
    目前色散渐减光纤还没有适用的产品面市,也不容易根据计算结果随意改变光纤的色散变化类型,因此人们提出用梳状色散光纤来代替,即取不同长度的普通单模光纤和色散位移光纤交替连接在一起,使其平均色散按渐减规律变化。段数越多,其色散累积值越接近色散渐减光纤,但由于段数的加使附加损耗加,从而削弱压缩效果,因此如何选取光纤色散变化规律及光纤段数是设计梳状色散光纤达到压缩效果的关键。为按(4)式~(7)式色散变化规律设计的梳状色散光纤的压缩效果。其中,初始脉宽为16ps,N= =5,光纤总段数为20.可以看出,当光纤的平均色散在色散变化就是这种情形。设每个接头损耗为0. 05dB,不同段数的双曲函数梳状色散光纤的压缩比数值计算结果如所示。考虑附加的接头损耗,当段数加时,总的压缩比将有明显减小。由计算可以得出,选择少于20段光纤组成的梳状色散光纤是比较合适的。
    以上的压缩是属于绝热压缩,需要较长距离的光纤,才能得到满意的压缩比。而且由可知,压缩比沿光纤长度近似单调上升。而高阶孤子压缩虽然所需光纤短,但脉冲两侧有较高的次峰和脉座,脉冲质量差。如果在梳状色散光纤输入端加入N> 1的光脉冲,可在较短的光纤中得到较大的压缩比,但光纤长度需控制。而且N不能过大,过大会使脉冲质量变差。另外,由于两种色散值的光纤交替连接,造成压缩比的较大的波动,这与N=1的情况有所不同。为色散变化为双曲函数且N> 1时的压缩比沿光纤长度的变化。为压缩前后光脉冲波形。
    从我们的计算中可以发现,当啁啾量C较大时,需要较大的脉冲注入功率才可能得到较好的压窄效果。这是由于当啁啾较大时,输入的脉冲在色散量较大的初始段受到较大的展宽而导致脉冲的峰值功率下降,不利于孤子压缩。另外,啁啾量较大的光脉冲的波形经过压窄后会形成较大的底座,不利于信号的传输。所以,在进行压窄前应对益开关半导体激光器进行消啁啾处理。
    表明,同样的输入峰值脉冲功率(N= 1.8)下,C=一2.0时,20km光纤内得不到压缩(压缩比<1),而C=0.时,压缩比高达13(18km处),可见减小啁啾有利于脉冲压缩。给出了零啁啾结论本文分析了梳状色散光纤代替色散渐减光纤的压缩效果,并设计了高阶孤子压缩与梳状色散光纤组合的光脉冲压缩方案。对益开关分布反馈激光器的输出脉冲的压缩也作了初步的分析。
    从分析中可以看出,当输入脉冲峰值功率较大或采用色散快变的梳状色散光纤时,脉冲的压缩比较大,但会形成较大的脉冲底座。
    利用梳状色散光纤可以克服色散渐减光纤产品化难的问题,并且可以灵活地改变其色散分布值,达到好的压缩效果。

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