光纤中艾里脉冲的传输特性研究

发布时间：2020-07-07 22:33

【摘要】：自从2007年提出有限能量的艾里光束以来,艾里光束因其独特的近似无衍射、自加速和自愈特性以及广泛的应用前景,成为了研究的热点。空间上的艾里光束概念可扩展至时间域的艾里脉冲,由于色散和非线性的可调控特性,时域艾里脉冲的演化展现出一些新颖的现象和应用。本文对时域艾里脉冲在光纤中的传输特性进行了研究,取得的主要的结果有:(1)研究光纤中三阶色散效应影响艾里脉冲传输的特性和规律,获得了单模光纤中艾里脉冲的线性解析解,结果表明,强的正三阶色散会使艾里脉冲在传输过程中转变为反向加速的艾里脉冲;在零色散点附近,正三阶色散使艾里脉冲经过初始压缩后能量汇聚于一点,而后重建为一个反向加速的艾里脉冲;当群速度色散和正三阶色散共同作用于艾里脉冲时,则能量聚焦点扩展为一个有限崩塌区,然后重建为反向传输的艾里脉冲,此有限崩塌区的大小与三阶色散系数的大小有关。而负三阶色散则使艾里脉冲保持其形状传输更长的距离。(2)研究啁啾艾里脉冲在光纤中的传输动力学特性,发现啁啾艾里脉冲的传输特性与群速度色散和啁啾的相对符号密切相关,同时受到三阶色散的影响。负三阶色散会加强初始啁啾艾里脉冲的色散,而在正三阶色散情形,则不论群速度色散和初始啁啾的相对符号如何,初始啁啾艾里脉冲均会重建为反向加速的艾里脉冲,初始啁啾系数和三阶色散系数的大小影响新的艾里脉冲的重建速度。当非线性效应对脉冲的影响超过群速度色散效应的影响时,初始啁啾艾里脉冲分裂并进入孤子产生区域,所产生的孤子的轨迹受到旁瓣及群速度色散和三阶色散的共同影响。(3)提出了一种用弱艾里控制光控制强信号光孤子的方法。结果表明,在特定的频率条件下,当控制光在正常色散区而信号孤子光在反常色散区时,可实现用弱控制光来控制强的信号光。因为艾里脉冲具有无色散和自由加速的特性,与通常采用高斯色散波相比,艾里控制光能更好地操控孤子。在合适的截趾系数下可实现用更低能量的艾里控制光来控制信号光。通过调整艾里控制光的参数,如截趾系数、振幅系数、初始相对相位等,可以操控信号光孤子的传输时移和光强变化。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.11
【图文】：

博士学位论文enberge 利用等效性原理对横向自加速行为给出了解释艾里光束被自由落体者观察到的[39]。Berry 和 Balazs速，并不违背埃伦费斯特定理：因为艾里函数是平方有无穷大的能量，这种理想光束的质心不能简单的确论来解释艾里光束的自加速特性，可将光束后波面看相干叠加。一般光束，其波面上的相位分布是轴对称所发射的子波叠加后形成的后波面，其中心依然在原时不会弯曲。然而艾里光束的相位分布不对称，由前叠加后形成的后波面，其中心会偏离原光轴，表现为

)~(c)被遮住主瓣的艾里光束自愈的实验结果，(d)~(f)为对应于上一排观测距离不同值模拟结果：(a)z=0,(b)z=11cm,及(c)z=30cm[44]

博士学位论文光束的入射光场进行傅里叶变换后可得到艾里光束的空间频谱是立方因子的高斯分布。因此，最早在实验上就是对高斯光束再进行傅立叶变换来得到艾里光束的。G.A.Siviloglou 等人在 调制器将立方相位因子加载到高斯光束上，从而得到了指数截实验原理如图 1.5 所示。将立方相位图输入到空间光调制器，在经过它的反射后即可完成立方相位调制。而后经过一个傅里光束获得傅里叶变换。被指数截趾的艾里光束的初始点在透镜者可以在透镜焦点以及不同距离处来采集艾里光束在初始点和的场强分布、光瓣尺寸以及位置坐标等信息。实验中，主瓣尺维艾里光束，在传输 25cm 后，光斑直径基本不变。而同等条件直径则扩展到原有尺寸的 6～7 倍。

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本文编号：2745703