脈沖的漲寬與變窄[稻谷書屋]

1、脈沖的漲寬與變窄 1教育 光脈沖傳輸?shù)幕痉匠?在單模光纖中傳播的光場的每一個頻率分量都是 平面波，可寫成 式中，G(0,) 為初始振幅；為模式傳播常數(shù)， F(x，y)為模式場分布，通常F(x，y)也與頻率和 非線性有關(guān)，但對譜寬 0的光脈沖和弱非 線性近似下，其依存關(guān)系可忽略不計。這里0是 脈沖頻譜的中心頻率，稱為載頻。 )exp(), 0(),(),(zjGyxFrE 2教育 在范圍的不同譜分量的光場在光纖中傳輸關(guān) 系 對上式作傅氏逆變換，得 脈沖展寬是由的頻率依賴性引起的，不同頻率 分量的光場將以不同的()傳輸 dtjzGtzG )exp(),(),( 2 1 )exp(), 0(),(

2、zjGzG 3教育 對0表示從脈沖前沿到后沿變化時，瞬時頻率線性增加， 稱為正啁啾或上啁啾; C0，啁啾高斯脈沖單調(diào)展寬的速度比非啁啾 脈沖的快； 異號時，2C0，在傳輸?shù)某跏级?，脈沖寬度變窄，并 在距離zmin處壓縮至最窄，此處zmin值為 zmin=C(1+C2)/ LD 15教育 而最窄的脈寬為 Tmin= T0 / (1+C2)1/2 由式(3.1.11)和上式可得Tmin =1，可見在zmin處， 初始輸入的啁啾高斯脈沖已演化為變換限制脈沖變換限制脈沖。 2C 0時可以實現(xiàn)對初始脈沖的壓縮，當C0時， 可以采用正色散光纖對光脈沖進行壓縮，這在光 纖通信系統(tǒng)設(shè)計中，將可加以利用，對由負

3、色散 引起的展寬進行補償以提高通信容量，稱為色散 補償。 16教育 通過分析，對具有均方根譜寬的高斯光譜，得 到的展寬因子的解析表示為 式中V=20 ，該式提供了一般性光源產(chǎn)生的光 脈沖在色散影響下產(chǎn)生的脈沖展寬 17教育 色散誘導的線性頻率啁啾色散誘導的線性頻率啁啾 脈寬變化反映脈沖頻譜結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，即使初 始脈沖不含啁啾成分，但在色散光纖中傳輸時， 卻變成了含啁啾成分的脈沖。這種現(xiàn)象稱為色散色散 誘導線性頻率啁啾誘導線性頻率啁啾。 色散導致的啁啾頻率分量，不同頻率分量在光纖 內(nèi)以略微不同的速度傳輸，導致脈沖展寬，這是 光纖色散對光脈沖傳輸特性影響過程的兩方面的 表現(xiàn)：色散導致啁啾，啁啾促進了脈沖展寬色散導致啁啾，啁啾促進了脈沖展寬。在在 正色散區(qū)紅光頻率分量比藍光分量傳輸速度快，正色散區(qū)紅光頻率分量比藍光分量傳輸速度快， 而在負色散區(qū)則相反而在負色散區(qū)則相反 18教育 對于無初始啁啾脈沖(C=0)，無論在正色散區(qū)還是 負色散區(qū)，都將導致相同的展寬量。 若2=0，則所有頻率分量都同時到達，脈沖寬度就保 持不變。 但是對初始啁啾脈沖(C0)，情況就不同 若滿足條件2C0時，色散啁啾與初始啁啾符號相反， 將導致凈啁啾減小，脈寬變窄，最小脈沖寬度出現(xiàn)在 兩啁啾相等處，隨著傳輸距離的增加，色散啁啾超過 初始啁啾而起支配作用，脈沖又開始展寬，出現(xiàn)圖 32中