光孤子的長距離穩(wěn)定傳輸及三角形光脈沖的研究.pdf

1、隨著對大容量、高速率通信要求的不斷提高,光孤子通信得到了十分迅速的發(fā)展。光孤子是一種光脈沖序列,它在光纖中長距離傳輸時能保持形狀不變,這種特性是實現(xiàn)光孤子通信的基礎(chǔ)。另外,隨著全光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,具有特殊時域形狀的光脈沖也逐漸顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本文選取“光孤子的長距離穩(wěn)定傳輸及三角形光脈沖的研究”為研究課題,開展了在長腔拉曼光纖激光器系統(tǒng)中光孤子的長距離傳輸及三角形光脈沖產(chǎn)生和應(yīng)用的研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴利用標

2、準的非線性薛定諤方程研究了皮秒光脈沖在單模光纖中的傳輸特性。詳細討論了光纖中的群速度色散和由非線性效應(yīng)引起的自相位調(diào)制對不同形狀光脈沖的傳輸產(chǎn)生的影響；分析了光孤子形成的條件,并討論了光纖損耗對孤子傳輸?shù)挠绊憽?br>　　 ⑵詳細討論了基于長腔拉曼光纖激光器的長距離傳輸系統(tǒng),系統(tǒng)利用光纖中的二階拉曼放大效應(yīng)實現(xiàn)了信號光在超長距離上的準無損耗傳輸,在長達83km的傳輸距離上,信號光功率的漂移幅度可降至1.5dB(而在集總放大系統(tǒng)中為16

3、.6dB)。傳輸系統(tǒng)特性受到傳輸光纖長度、光柵反射率及輸入信號光功率的影響。對于較長腔系統(tǒng),可在不明顯降低泵浦效率的同時,通過降低光柵反射率來改善信號光功率的演化。另外,為實現(xiàn)信號光的準無損耗傳輸系統(tǒng)所需的總泵浦功率均在中等功率水平。
　　 ⑶利用長腔拉曼光纖激光器的傳輸系統(tǒng)開展了基態(tài)光孤子長距離上無波動傳輸?shù)膶嶒炑芯?實驗中首次實現(xiàn)了4.0ps的孤子脈沖在22km傳統(tǒng)單模光纖上的無波動傳輸,22km等效于～16個孤子周期。實驗

4、中采用SHG-FROG測量了傳輸過程中不同距離上的孤子脈沖頻譜圖,得到了精確恒定的頻譜演化過程,充分證明光孤子脈沖在振幅、時域脈寬及相位上無波動的長距離傳輸。光孤子傳輸距離又進一步擴展到72km長(多于50個孤子周期)。
　　 ⑷利用此長距離傳輸系統(tǒng),實驗研究了系統(tǒng)總泵浦功率、前后向泵浦功率比值、光柵反射率及光纖長度對系統(tǒng)特性和孤子傳輸?shù)挠绊?探討了在此準無損耗傳輸鏈路中孤子穩(wěn)定傳輸?shù)倪\行極限。實驗中通過優(yōu)化光柵反射率實現(xiàn)了光孤

5、子在100km傳輸距離上的穩(wěn)定傳輸,這是在長腔拉曼激光器系統(tǒng)中2.8ps孤子可傳輸?shù)淖铋L距離；孤子在100km距離上經(jīng)歷了類似“呼吸”孤子的傳輸過程。同時孤子的穩(wěn)定傳輸對光柵反射率有較大的容差。
　　 ⑸提出了一種新穎的無源非線性脈沖整形手段,此手段依賴于脈沖的預(yù)啁啾量和脈沖在正色散光纖(NDF)中傳輸時群速度色散和非線性效應(yīng)的相互作用,通過調(diào)節(jié)脈沖預(yù)啁啾量和輸入正色散光纖的脈沖功率,可實現(xiàn)不同脈沖時域形狀的整形。