1 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津
2 中国人民解放军93046部队, 沈阳
作为光纤非线性效应中的一种, 孤子自频移效应由于其特殊的脉冲自持性而成为光纤中超短脉冲波长调谐的有效方式。从理论计算和实验验证角度对光纤中的孤子自频移效应进行研究, 基于广义非线性薛定谔方程对光纤中的孤子自频移效应进行仿真计算, 通过测量超短脉冲在保偏光子晶体光纤输出端的光谱对其进行实验分析, 理论和实验结果相符合, 均表明基于孤子自频移效应的超短脉冲波长可以实现大于300 nm的光纤反常色散区连续调谐。
孤子自频移 超短脉冲 波长调谐 光子晶体光纤 soliton self-frequency shift effect ultrashort pulse wavelength tuning photonic crystal fiber
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 山东大学苏州研究院, 江苏 苏州 215123
对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究, 分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真, 发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加, 随孤子脉冲宽度以及光纤色散的增加而减小。对2 km单模光纤中的孤子自频移效应进行实验研究, 通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64 nm的连续可调谐移频, 所得结果与数值仿真结果一致。研究表明, 通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数, 可以有效地调节孤子频移量, 这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。
非线性光学 光孤子 孤子自频移 非线性光纤光学 分步傅里叶方法 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101902
1 电子科技大学 光电信息学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 电子科技大学 电子材料与器件协同创新中心, 成都 610054
提出一种基于多个并行Sagnac环梳状滤波器实现波长编码的方法, 可用于孤子自频移全光模数转换的光学编码.仿真结果表明: 该方法在1 601 nm~1 707 nm孤子自频移波段成功实现了5 bits的光学编码, 最大微分线性误差和积分线性误差分别为0.088LSB和0.482LSB.与其他波长编码方式相比, 该方法结构简单、工作波长范围宽, 并且具有非常好的编码位数扩展性.
模数转换器 光子学 光学编码 孤子自频移 Sagnac环 Analog-to-digital conversion Photonics Optical coding Soliton self-frequency shift Sagnac-loop-filter 光子学报
2017, 46(11): 1125002
浙江大学 光电科学与工程学院 光及电磁波研究中心, 杭州310058
设计了一种10 m掺铥光纤级联于3 m大模场光子晶体光纤末端的结构，利用400 fs、1 550 nm脉冲光产生孤子自频移，在入射光功率相同的情况下，掺铥光纤末端的孤子频移量比大模场光纤末端多100~150 nm，平均多30%左右.孤子与泵浦光在掺铥光纤末端的输出光谱表明，残留泵浦光作用于Tm3+，在1.8~2.1 μm范围产生受激辐射，从而增强了拉曼效应，导致孤子自频移增强.实验结果揭示了一种增强孤子自频移效应的方法，对于了解孤子在光纤中频移特性和提高基于孤子自频移的可调谐光源的调谐范围等具有参考意义.
非线性光学 可调谐光源 级联光纤 孤子 孤子自频移 增强效应 Nonlinear optics Tunable light sources Cascaded fiber Solitons Soliton self-frequency shift Enhanced effect
1 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室， 上海 200240
2 中国人民解放军装备学院光电装备系， 北京 101416
探讨了基于孤子自频移（SSFS）效应的高精度全光量化技术。通过仿真分析孤子自频移特性，发现当输入脉冲的脉宽在150 fs时，量化比特位（NOB）可以达到8，对应的有效比特位（ENOB）为7.02。更小的脉宽无法保证量化比特位，而更宽的脉宽则会影响量化函数的线性度，降低有效比特位。150 fs对应的谱宽9.8 nm 和平均功率0.92 W（50 GHz的脉冲速率下）也都可以较容易地由已有的光学技术得到。而啁啾会展宽脉宽，显著降低量化比特位和有效比特位，因此需尽量避免。
光纤光学 全光量化 孤子自频移 非线性
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
以描述负折射材料中包含拉曼效应的高阶非线性薛定谔方程为模型, 采用分步傅里叶算法数值分析了高阶效应, 尤其是饱和非线性效应对自聚焦负折射率材料中的孤子拉曼自频移的影响。结果表明, 在自聚焦负折射率材料中饱和非线性效应使孤子拉曼自频移速度加快；饱和非线性效应与负的自陡效应共同作用进一步加快孤子自频移的速度；饱和非线性效应同正的自陡效应、三阶色散效应共同作用时孤子拉曼自频移在整体上受到抑制。
负折射材料 孤子拉曼自频移 饱和非线性效应 negative refraction materials Raman soliton self-frequency shift saturable nonlinearity
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
研究了超短激光脉冲在氟化物光纤中的孤子自频移效应。当波长为1550 nm的长脉冲光抽运氟化物光纤时，光纤中的调制不稳定性和脉冲传输时的孤子自频移效应，以及短波方向产生的色散波对脉冲的频谱演化起了重要作用。当输入脉冲为超短脉冲且孤子阶数较低时，输出频谱的变化主要受孤子自频移效应的影响。研究了飞秒脉冲抽运时脉冲峰值功率、初始啁啾及光纤长度等参数对孤子自频移效应的影响。通过改变1550 nm抽运脉冲的峰值功率，可将氟化物光纤中最大红移拉曼孤子的中心波长调谐到2.6 μm以上。利用氟化物光纤中的孤子自频移效应，结合特定波段的稀土掺杂光纤放大器，通过级联拉曼孤子自频移的方式可实现大波长范围的可调谐近中红外激光输出。
光纤光学 孤子自频移效应 氟化物光纤 可调谐激光 中国激光
2013, 40(s1): s105010
1 华中科技大学 光电子科学与工程学院,武汉 430074
2 湖北工业大学 理学院,武汉 430068
为了研究双零色散点光子晶体光纤反常色散区中红移辐射的产生,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒脉冲在双零色散点光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和红移辐射的产生。分析了抽运脉冲的脉宽、抽运波长、入射峰值功率对红移辐射的影响。结果表明,当超短脉冲靠近第2个零色散点的反常色散区进行抽运时,喇曼孤子受高阶色散效应的影响产生了红移辐射现象;当增大抽运激光的入射峰值功率或增大脉宽时,红移辐射均增强,而且发生了明显的分裂现象,其起因可归结于喇曼孤子和红移辐射之间的交叉相位调制;此外,3阶色散效应对红移辐射也有重要的影响,当增大3阶色散系数时,红移辐射可得到进一步加强。
光纤光学 光子晶体光纤 孤子自频移 红移辐射 fiber optics photonic crystal fibers soliton self-frequency shift red-shifted radiation
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
利用波长为1560 nm的飞秒激光脉冲在高非线性光纤中产生孤子自频移，实现了140 nm范围可调谐的孤子脉冲输出。1560 nm的飞秒脉冲源是基于非线性偏振旋转技术的被动锁模掺Er3+光纤激光器，其脉冲宽度为300 fs，重复频率为13.7 MHz。将该飞秒脉冲输入至1010 m的高非线性光纤中，当输入脉冲的平均功率在0.15～0.8 mW范围内变化时，观察到了超短脉冲产生的孤子自频移现象，孤子脉冲的波长在1560～1700 nm范围内连续可调。基于非线性薛定谔方程，数值计算了飞秒脉冲在不同输入脉冲功率下产生的孤子自频移，并与实验进行了对比。研究结果在实现可调谐的飞秒激光脉冲源和全光模数转换等方面具有潜在的应用价值。
非线性光学 孤子自频移 飞秒光纤激光器 可调谐光源
