《光纖雷射器耗散暗孤子動力學特性研究》是依託江蘇師範大學，由李雷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光纖雷射器耗散暗孤子動力學特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李雷
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
暗孤子作為光場的一種特殊形式，在物理基礎研究及光孤子通信領域具有重要的套用和科研價值。本課題以探索新型暗孤子光纖雷射器系統為牽引，提出直接產生暗光孤子的技術方案：在諧振運轉的光纖雷射器中，利用其本徵的周期性邊界條件及負反饋控制技術形成穩定的暗孤子脈衝。圍繞該方案開展耗散暗孤子的動力學模型、數值分析、實驗特性研究，通過理論和實驗研究揭示耗散暗孤子產生、放大、演化、孤子間相互作用規律。重點探索光纖雷射器參數選擇及系統設計對於暗孤子特性的影響，形成暗孤子參數可調的技術方案，建立穩定可靠的暗孤子光纖雷射系統。該研究不僅能開拓超短脈衝雷射技術及光孤子研究的新領域，具有重要的學術研究價值，同時將為新型暗孤子雷射器的設計及性能最佳化提供實驗依據和理論指導。
結題摘要
光孤子傳輸不變形的特點決定了其在光纖通信領域有著重要的套用前景，是實現超長距離大容量通信的重要手段。作為光信息載體，孤子源技術是實現超高速光孤子通信的關鍵。在光纖中存在兩種形式的孤子脈衝：亮孤子和暗孤子，與亮孤子相比，在有噪聲的情況下暗孤子的傳輸更加穩定，受光纖損耗時其脈衝展寬得更慢。同時，影響亮孤子套用的許多其他因素，如放大器的定時抖動及脈衝內拉曼散射等，對暗孤子的影響也更小。限於暗孤子產生技術、測量方法的限制，暗孤子雷射光源在過去並沒有得到系統地研究和套用，暗孤子的理論特性及套用研究遠遠落後於亮孤子雷射技術。如何開拓新的暗孤子產生技術，深入研究其動力學特性及其在光孤子通信領域的套用技術，是目前光孤子領域的主要發展方向。 本項目採用光纖雷射器直接振蕩產生暗孤子脈衝的技術方式，通過最佳化光纖雷射器參量，實現穩定的暗脈衝序列輸出，通過理論和實驗揭示更加清晰的光孤子動力學特性。主要研究結果為： （1）實驗研究了正色散摻鐿光纖雷射器在不存在光隔離器的工作環境下，光孤子的單向與雙向相互作用，光纖雷射器在無隔離器情況下仍然能實現單向運轉穩定脈衝輸出。 （2）實驗室分析中正色散光纖雷射器中耗散孤子共振型脈衝的特性，其脈衝頂部平坦的時域分布，且能保持較高的功率水平，該類型的背景脈衝是暗孤子形成的良好前提。實驗觀測到該類型脈衝具有明顯的雙啁啾分布特性。同時，實驗分析了光纖雷射器孤子演化過程中光譜邊帶的形成機理，系統分析系統參量與連帶位置的關係。 （3）數值分析了耗散孤子束縛態的演化傳輸機理，雙孤子束縛態下其中間的功率凹陷可以認為是一個穩定的暗孤子脈衝。研究表明泵浦強度的變化將導致耗散孤子脈衝域間距的變化，同時時間寬度的變化也會在某一點位置發生相位的突變。實驗研究了耗散孤子的放大特性，分析了種子源與放大器系統中波長的失諧特性對於耗散孤子脈衝具有重要的影響。
