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淺析梳狀色散光纖中皮秒脈沖壓縮特性

時間:2016-11-23閱讀:1209
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數(shù)值法解方程(1),可得到不同色散光纖的壓縮比隨光纖長度的變化,由計算可知,雙曲函數(shù)色散漸減光纖的壓縮比大。同時為了表征壓縮后脈沖質(zhì)量,可計算脈座能量(%)為:其中Et為脈沖總能量,Es為與該脈沖等高等寬的孤子脈沖能量。對于色散漸減光纖的壓縮效果,許多己作分析,結(jié)論是,在色散緩變光纖中被壓縮的脈沖質(zhì)量好,但需要長達幾十公里的色散漸減光纖。
目前色散漸減光纖還沒有適用的產(chǎn)品面市,也不容易根據(jù)計算結(jié)果隨意改變光纖的色散變化類型,因此人們提出用梳狀色散光纖來代替,即取不同長度的普通單模光纖和色散位移光纖交替連接在一起,使其平均色散按漸減規(guī)律變化。段數(shù)越多,其色散累積值越接近色散漸減光纖,但由于段數(shù)的加使附加損耗加,從而削弱壓縮效果,因此如何選取光纖色散變化規(guī)律及光纖段數(shù)是設(shè)計梳狀色散光纖達到壓縮效果的關(guān)鍵。為按(4)式~(7)式色散變化規(guī)律設(shè)計的梳狀色散光纖的壓縮效果。其中,初始脈寬為16ps,N= =5,光纖總段數(shù)為20.可以看出,當光纖的平均色散在色散變化就是這種情形。設(shè)每個接頭損耗為0. 05dB,不同段數(shù)的雙曲函數(shù)梳狀色散光纖的壓縮比數(shù)值計算結(jié)果如所示。考慮附加的接頭損耗,當段數(shù)加時,總的壓縮比將有明顯減小。由計算可以得出,選擇少于20段光纖組成的梳狀色散光纖是比較合適的。
以上的壓縮是屬于絕熱壓縮,需要較長距離的光纖,才能得到滿意的壓縮比。而且由可知,壓縮比沿光纖長度近似單調(diào)上升。而高階孤子壓縮雖然所需光纖短,但脈沖兩側(cè)有較高的次峰和脈座,脈沖質(zhì)量差。如果在梳狀色散光纖輸入端加入N> 1的光脈沖,可在較短的光纖中得到較大的壓縮比,但光纖長度需控制。而且N不能過大,過大會使脈沖質(zhì)量變差。另外,由于兩種色散值的光纖交替連接,造成壓縮比的較大的波動,這與N=1的情況有所不同。為色散變化為雙曲函數(shù)且N> 1時的壓縮比沿光纖長度的變化。為壓縮前后光脈沖波形。
從我們的計算中可以發(fā)現(xiàn),當啁啾量C較大時,需要較大的脈沖注入功率才可能得到較好的壓窄效果。這是由于當啁啾較大時,輸入的脈沖在色散量較大的初始段受到較大的展寬而導(dǎo)致脈沖的峰值功率下降,不利于孤子壓縮。另外,啁啾量較大的光脈沖的波形經(jīng)過壓窄后會形成較大的底座,不利于信號的傳輸。所以,在進行壓窄前應(yīng)對益開關(guān)半導(dǎo)體激光器進行消啁啾處理。
表明,同樣的輸入峰值脈沖功率(N= 1.8)下,C=一2.0時,20km光纖內(nèi)得不到壓縮(壓縮比<1),而C=0.時,壓縮比高達13(18km處),可見減小啁啾有利于脈沖壓縮。給出了零啁啾結(jié)論本文分析了梳狀色散光纖代替色散漸減光纖的壓縮效果,并設(shè)計了高階孤子壓縮與梳狀色散光纖組合的光脈沖壓縮方案。對益開關(guān)分布反饋激光器的輸出脈沖的壓縮也作了初步的分析。
從分析中可以看出,當輸入脈沖峰值功率較大或采用色散快變的梳狀色散光纖時,脈沖的壓縮比較大,但會形成較大的脈沖底座。
利用梳狀色散光纖可以克服色散漸減光纖產(chǎn)品化難的問題,并且可以靈活地改變其色散分布值,達到好的壓縮效果。

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