色散渐减光纤(DDF)和3dB光纤耦合器构成的非线性光纤环镜(DDF-NOLM)具有无基座脉冲压缩的效应,给出了达到最佳脉冲压缩效应的物理条件。结果表明:光纤环的最佳长度主要由入射脉冲的孤子阶数决定。在光纤环中反向传输两脉冲的压缩效果区别越大则脉冲峰值处的相对相位差越接近于0,从而使DDF-NOLM达到脉冲压缩的最佳条件。

提出了一种由常规光纤和色散渐减光纤构成的新的非线性光纤环形镜(NOLM)。研究了该结构的动力学特性,并与色散渐减光纤(DDF)构成的环形镜进行了比较。数值结果表明,该类型光纤环形镜能产生无基座高品质超短光脉冲,压缩脉冲的啁啾小,在脉冲中心处呈线性,而且获得的脉冲能在无损耗的常规光纤中长距离稳定传输。压缩脉冲的压缩因子和基座能量与输入脉冲的初始脉宽和峰值功率有关,当输入脉冲的宽度增加时,所需的光纤长度变长,压缩因子和基座能量有所下降;当输入功率增加时,所需光纤长度变短,压缩因子和基座能量增加。研究结果还显示,在较大的输入脉冲峰值功率范围内,当脉冲获得最佳压缩时,与色散渐减光纤环形镜相比,新的光纤环形镜所用光纤长度短,压缩因子高。

从频域全场方程出发研究了色散平坦渐减光纤中超连续谱(SC)的产生。结果表明，色散平坦渐减光纤的初始色散和色散斜率对超连续谱的产生有重要影响，当超连续谱宽度小于某一特定阈值时，谱宽随初始色散或色散斜率显著变化；而当超连续谱谱宽大于此值以后，谱宽随这两个参量的变化较缓慢。并且发现色散递减曲线为凸型的光纤比色散线性递减的光纤更有利于产生宽的超连续谱；而色散递减曲线为凹型的光纤不利于形成宽的超连续谱。计算表明经过优化选择光纤的色散参量，可以得到谱宽达330 nm的超连续谱。

利用色散渐减光纤中高阶孤子非绝热压缩及非线性环形腔镜的消基座作用获得高质量无基座超短光脉冲.可以把波长为1.55 μm,脉宽为20 ps的光脉冲压缩为1.42 ps无基座超短脉冲.并与直接用色散渐减光纤的非绝热孤子压缩得到的同宽度光脉冲分别在光纤正负色散区传输进行了比较,发现用色散渐减光纤构成的非线性光纤环形腔镜获得的压缩光脉冲具有相对理想的波形和频谱结构,有利于在光纤中长距离稳定传输.

研究了三种不同色散递减类型光纤构成的环形腔对光脉冲传输特性的影响(指数递减、线性递减与抛物线递减),发现其色散曲线为指数递减的环形腔最有利于皮秒光脉冲的传输与压缩;而对于飞秒脉冲,在高阶效应的影响下,情况恰恰相反,色散曲线为抛物线递减的光纤构成的光纤环最有利于脉冲传输与压缩.并且对于飞秒脉冲,环形腔的光开关特性只是在一定条件下存在.

研究了在色散平坦渐减光纤中,交叉相位调制效应对光脉冲的传输以及超连续谱产生的影响.研究结果表明,交叉相位调制效应对超连续谱的产生起到增强的作用,提高了超连续谱产生的效率.在一定条件下,尽管脉冲的两个偏振分量的模式折射率不同,但由于交叉相位调制效应,它们能相互俘获并以共同的群速度传输,产生自捕获现象.

采用一种在色散位移光纤反常色散区产生平坦超宽超连续谱的方法。利用数值计算对色散位移光纤反常色散区高阶孤子压缩效应产生超连续谱展开了全面、深入的研究。结果表明,在色散位移光纤的反常色散区色散斜率(三阶色散)对超连续谱的形成起着决定性的作用;进一步研究表明,抽运脉冲的峰值功率及脉宽对超连续谱的谱宽和平坦度都有着重要影响,而高阶非线性效应对超连续谱产生没有显著影响。综合考虑以上因素,超续谱的谱宽和平坦度可以获得最大的优化。

利用色散渐减光纤构成的非线性光纤环形镜压缩超短光脉冲的动力学特性,发现脉冲压缩存在最佳长度,此时输出脉冲近似为无啁啾脉冲;在最佳长度附近相当宽的范围内,压缩脉冲具有较好的时域及频域质量.当光纤环长度小于或大于某一值时,都会导致得到的压缩光脉冲质量退化.

理论研究了色散平坦渐减光纤中超连续谱的产生.研究结果表明,光纤的色散特征对光脉冲的传输和超连续谱的产生有重要影响.由于在泵浦波长处光纤的色散斜率为零,因此脉冲在光纤中传输时保持对称,并产生对称的超连续谱.光纤的色散曲线越平坦,色散曲线的两个零色散波长相距就越远,越有利于超连续谱的展宽.

我们的研究结果表明,光纤的色散特征对光脉冲的传输和超连续谱的产生均有重要影响.由于色散渐减光纤的色散斜率不为零,因此脉冲在光纤中传输时产生不对称的情形,并最终产生不对称的光纤超连续谱.色散渐减光纤的色散斜率越小,越有利于脉冲和超连续谱的对称性,也越有利于超连续谱的展宽.