[发明专利]一种产生可传输高功率脉冲串的方法

说明书

本发明属于光通信中的非线性光学研究领域，具体为一种产生可传输高功率脉冲串的方法。提供一种简单的无连续背景的可传输高功率脉冲串的产生方法。其步骤包括：产生指定的弱周期调制的连续波作为初始激发信号；将所述初始激发信号输入至色散渐减光纤中，通过调节色散渐减光纤的参数，使之生成可传输的高功率、高重复率脉冲串。本发明可以简捷、高效的获得光纤通信中所需的可传输高功率、高重复率脉冲串，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于光通信的非线性光学研究领域，具体是一种产生可传输高功率脉冲串的方法。

背景技术

随着光纤通信的普及和应用，进一步增大通信容量和延长传输距离是光纤通信的重要研究目标。为了增大通信容量，目前广泛采用波分复用技术。而单信道中产生并传输高功率的超短脉冲对于提高信道的容量也至关重要；由于光通信链路中损耗的存在，平均功率较低的脉冲难以远距离的传输。因此产生可传输的高功率和高功率的脉冲串成为光通信的重要的研究方向之一。

通常情况下，通过主动或被动锁模激光器可以产生超短波脉冲串，但受到腔长的制约，其重复频率一般仅在几十兆赫兹至几百兆赫兹，而且激光器的锁模状态容易受环境的制约，影响激光器输出脉冲串的质量。与之相比，利用色散和非线性光纤中的调制不稳定性产生高功率的超短脉冲串不失为一种简单实用的有效方法。

在非线性光纤系统中，受到扰动的连续波在色散和非线性作用下，会出现调制不稳定性而逐渐形成具有连续波背景的超短脉冲串。初始的连续波扰动可以通过相位或强度调制来产生，也可以将两个连续波激光进行双频拍频耦合产生。基于连续波的调制不稳定性，Mamyshev等人利用调制不稳定性和受激拉曼散射效应产生了高功率的孤子脉冲串[Opt.Lett.15,1362,(1990)]，Agrawal利用掺饵光纤放大器中的调制不稳定性产生了超短脉冲串[IEEE Photon.Technol.Lett.4,562(1992)]。2007年，Solli等人利用实时监测技术在一段微结构光纤中观察到了高功率的光学怪波[Nature 450,1054(2007)]。2010年，Kibler等人将两个外腔激光器耦合到相位调制器，在高非线性光纤中观察到具有背景的高功率脉冲[Nat.Phys.,6,790(2010)]；各种去除背景波得到零背景的脉冲串的方法如偏振技术、延迟线干涉仪、频域滤波等相继被提出[Opt.Lett.7.512(1982),Sci.Rep.2,463(2012)，CN201420415160.8]。这些技术中，有的不能完全消除背景，有的需要由较多的仪器构成的复杂实验装置来实现。因此需要一种简单、便捷和有效的消除背景而获取高功率脉冲串的方法。

发明内容

本发明提出一种一种产生可传输高功率脉冲串的方法，其结构简单，易于实现，所用设备较少，降低了成本。

本发明是采用以下技术实现的：一种产生可传输高功率脉冲串的方法，包括以下步骤：产生弱周期调制的连续波作为初始激发信号；将所述初始激发信号输入至色散渐减光纤中，通过调节色散渐减光纤的参数，使之生成高功率脉冲串。

其中，通过如公式(1)所示的变系数非线性薛定谔方程描述初始激发信号在色散渐减光纤中的传输过程，

其中，u(z,t)是光脉冲的慢变包络，t是参考系中的时间量度，t和z是参考系中的时间和归一化距离，d(z)＝|β₂(z)/β₂(0)|＝exp(-γz)是归一化的渐减群速度色散，r(z)＝r₀exp(-γz)是随传输距离由于损耗而渐减的非线性参数，γ为渐减参数，r₀为初始非线性参数；

求解公式(1)，得到解如公式(2)所示：