导　　师： 徐文成

学科专业： H0903

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南师范大学

摘　　要： 光纤双折射引起的偏振相关效应是光纤光学研究的热点课题之一。非线性脉冲在光纤双折射环境中所形成的矢量孤子更是当前非线性光纤光学领域的热门课题。本文介绍了矢量孤子的概念，研究了矢量孤子的产生及其在光纤中传输的动力学特性，获得的主要成果如下： (1)利用非线性偏振旋转锁模技术在光纤激光器中获得了矢量孤子。矢量孤子的中心波长为1565.14nm，3db频谱带宽为24.41nm，重复频率为12.15mhz。输出的矢量孤子是椭圆偏振，消光比为0.39。基于实验观察的现象，我们提出了矢量孤子获得的实验判据，即脉冲频谱边带的消除是在光纤激光器中获得矢量孤子的特征信息。同时，实验中观察到了矢量孤子裂变所形成的伴随孤子簇。伴随孤子序列的峰值呈正弦调制。对伴随孤子脉冲序列的峰值调制正弦现象进行了物理解释。 (2)借用相位信息给出矢量孤子两偏振成分之间呼吸行为的定义，即数学上用空间周期波矢函数定义呼吸振荡距离，用两偏振成分的频移量定义为呼吸强度。分析了传输线上光纤四波混频效应与频率相关损耗对矢量孤子的呼吸振荡距离与呼吸强度的影响。数值计算发现，基于简并四波混频实现的呼吸调制矢量孤子比一般矢量孤子对随机双折射引起的偏振模色散具有更强的自适应能力。频率相关损耗导致呼吸调制矢量孤子出现的时域完全自陷束缚态对偏振模色散具有更强的自适应能力。 (3)分析了矢量孤子传输中时间抖动的起源。矢量孤子两偏振成分的频率呼吸行为将导致时域脉冲的时间抖动。同时，矢量孤子在传输中会通过辐射色散波以抗外界环境的干扰来稳定自身脉冲。矢量孤子与色散波的相互作用也会导致矢量孤子脉冲的时间抖动。基于时间抖动的起源，本文提出使用光学相位共轭与滤波器、周期偏振调制方案抑制孤子的时间抖动问题。分析了各种方法在抑制时间抖动上的物理机制。滤波器可以消除色散波与孤子脉冲相互作用引起的时间抖动，光学相位共轭可以控制矢量孤子两偏振成分之间的呼吸频移引起的时间抖动。周期偏振调制方案可以周期调制矢量孤子以致使两偏振成分同等激发，物理原理上可以消除不同等激发的偏振成分的时域完全时域自陷引起的时间抖动。数值计算结果表明，所提的两种方案一定程度上能抑制矢量孤子的时间抖动问题。同时还分析了光学相位共轭操作中剩余三阶色散对矢量孤子的影响，进而提出消除剩余三阶色散的方法。 (4)研究了偏振相关的集总放大方案对矢量孤子脉冲传输特性的影响。偏振相关集总增益会引起矢量孤子偏振成分的分裂-融合碰撞行为。提出利用非线性增益的偏振相关集总放大方案去抑制矢量孤子偏振成分的分裂-融合碰撞行为和由随机双折射引起的线性色散波。研究发现，在非线性增益的偏振相关集总放大方案中，经过第一个放大器后矢量孤子脉冲的差分群时延变小，说明了周期性的脉冲分裂-融合碰撞行为得到了有效的抑制。并且，随后的放大器因不同偏振相关的增益将促使脉冲偏振成分要么以呼吸振荡行为出现，要么以时域完全捕获行为出现。

关 键 词： 矢量孤子 光纤传输 动力学特性 色散波

分 类 号： [TN818]

领　　域： [电子电信]