[發明專利]光孤子脈沖串的全光放大方法

有效

• 申請號: 202010912935.2
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111983871B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王艷;李祿
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/39
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 馬鳳嬌

1.一種光孤子脈沖串的全光放大方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，產生初始光孤子脈沖串，并將初始光孤子脈沖串注入單模光纖中傳輸；

S2，控制初始光孤子脈沖串在單模光纖中傳輸z_A＝23.8095-34.5238km，使初始光孤子脈沖串的峰值功率P下降到2.5788-0.4293W，得到衰減的光孤子脈沖串；

S3，在單模光纖的z_A處注入功率為P₀的連續平面波，與衰減的光孤子脈沖串混合，構成形式為的混合波，并讓混合波繼續在單模光纖中傳輸；

S4，在連續平面波作用下，衰減的光孤子脈沖串被逐漸放大，并在單模光纖中繼續傳輸L_A＝0.2893-1.5381km時，衰減的脈沖串被放大，形成具有平面波背景的放大光孤子脈沖串；

S5，在單模光纖的位置z_A+L_A處，放置頻譜過濾器，以放大光孤子脈沖串的波長1550nm為中心、0.2nm為寬度進行頻譜過濾，得到零背景穩定傳輸的放大光孤子脈沖串，此時，零背景穩定傳輸的放大光孤子脈沖串與初始光孤子脈沖串具有相同的功率；

其中，所述S1在產生初始光孤子脈沖串時，通過如下過程來實現：

皮秒光脈沖在單模光纖中的傳輸由如下非線性薛定諤方程來描述：

公式(1)中，A＝A(z,T)是電磁場慢變包絡，z是傳輸距離，T是隨脈沖以群速度v_g移動的參考系中的時間量度，T＝t-z/v_g，系數β₂和γ分別是二階群速度色散GVD和克爾非線性參數，α＞0是光纖損耗；

不考慮光纖損耗，在反常色散條件下，即β＜0且α＝0，公式(1)具有如下形式的解：

公式(2)中，P₀為入射場的平均功率，時間τ＝T/T₀，距離Z＝(z-z₀)/L_NL，歸一化非線性長度L_NL＝T₀²/|β₂|，時間尺度T₀＝(|β₂|/γP₀)^1/2，這里z₀是一個實參數；ω為調制頻率，a為調制不穩定增益；確定不穩定調制增長；當0＜a＜1/2時，公式(2)表示的解稱為Akhmediev呼吸解；

對于薛定諤方程(1)的周期解(2)，其傅里葉級數展開具有如下形式：

泵浦波和邊帶振幅演化的形式分別為：

n＝±1,±2,±3......為整數

在頻域中濾除不隨時間變化的得到無背景的能夠穩定傳輸的光孤子脈沖串；

如果不考慮光纖損耗，即公式(1)中α＝0時，公式(5)表示的零背景脈沖串能夠穩定傳輸；

所述單模光纖為石英SMF-28光纖，其二階群速度色散GVD為β₂＝-21.4ps²km^-1，克爾非線性參數γ＝1.2W^-1km^-1，光纖損耗α＝0.19dB/km，中心波長為1550nm，入射功率P₀＝0.7W。