光纤中诱导调制不稳定性对光学流氓波的调控作用研究信息与通信工程专业论文.docxVIP

摘 摘 要 流氓波(流氓孤子)最初用来描述海洋中一种波高极大、能量集中、持续时 间极短的极具破坏性的波浪。近年来，光纤系统中的光流氓孤子(RS)引起人们的 关注，它形成于长脉冲(皮秒、纳秒甚至连续波)泵浦产生超连续谱(sc)的过程 中，且调制不稳定性起了关键作用。自发调制不稳定性下产生的RS具有不可预测 性，难以利用，一般需要设置滤波器来滤除RS，以提高频谱的平坦性及稳定性。 诱导调制不稳定性下的SC及RS表现出一些新的特点，本文基于广义的非线性薛定 谔方程，采用分步傅立叶方法，数值研究了诱导调制不稳定性下在SC的产生过程 中对RS的调控作用。文中采用标准的单模光子晶体光纤作为传输媒介，取得的主 要研究成果如下： 第一，探究了包含高阶色散及拉曼效应在内的调制不稳定性增益谱，为选取 合适的信号光提供理论基础。采用振幅调制的亚皮秒脉冲反常色散区泵浦，研究 了诱导调制不稳定性下SC和RS的产生过程及其机理。同时，采用窗口傅里叶变化 模拟实现的交叉相关频率分辨光学开关(X．FROG)技术，观察了整个超连续谱中各 频谱分量的时频特性。 第二，基于数值仿真的结果，详细分析了不同调制频率及调制深度下超连续 谱及RS的产生情况。当调制频率很低或位于增益谱的尾部时，信号光几乎不起作 用；当调制频率位于增益谱的峰值附近时，能显著提升RS的产生效率，不过RS 会影响超连续谱的平坦性；调制深度也会影响RS的产生，非常弱的信号光或比较 大的调制深度均能高效率地产生RS，并对这两种情形下RS产生的不同机理做了分 析。在RS可稳定传输的条件下，选取合适的调制频率，可在宽范围内连续调节调 制深度，获得波长可调谐RS；RS出射所需的最短光纤长度也可通过调制深度调节。 只要选取合适的泵浦条件，信号光能抑制噪声的增长，这种条件下产生的RS可控、 稳定、可以利用。RS携带大量能量，可用来产生高功率、高能量占比的中红外频 谱分量。此外，由于RS可调谐，对于研究可选择性激发SC、产生特定波长处的频 谱具有重要的理论指导意义。 关键词：光子晶体光纤；超连续谱；诱导调制不稳定性；流氓孤子 II 万方数据 硕士学位论文Abstract 硕士学位论文 Abstract The terminology of rogue wave(rogue soliton)is originally used to describe a type of destructive ocean waves with largest trough—to—crest height and energy highly centered，but it’S short-lived．In recent years，optical rogue soliton(RS) in fiber systems raises people’S interest，it’S formed in the processes of“long pulse’’ (e．g．，picosecond，nanosecond or even a continuous wave)pumped supercontinuum (SC)generation，and the modulation instability plays an important role．RS generated in the condition of spontaneous modulation instability is unpredictable，SO it’S difficult to harness．In general，it can be filtered by the filters to improve the SC’S smoothness and stabilization．However，the SC and RS generated by induced modulation instability have some novel characteristics，in this paper，on the basis of the generalized nonlinear SchrSdinger equation，a detailed study of the manipulation of RS during SC generation by induced modulation instability has been made by utilizing the standard split-step Fourier method．A standard single—mode PCF is used， The main r