脈沖的漲寬與變窄課件(PPT 20頁)

1、脈沖的漲寬與變窄第1頁，共20頁。光脈沖傳輸?shù)幕痉匠淘趩文９饫w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。 第2頁，共20頁。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?shù)?頁，共20頁。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

2、啁啾脈沖的快；異號時，2C0，在傳輸?shù)某跏级危}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第15頁，共20頁。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。2C 0時可以實現(xiàn)對初始脈沖的壓縮，當(dāng)C0時，可以采用正色散光纖對光脈沖進(jìn)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(fù)色散引起的展寬進(jìn)行補(bǔ)償以提高通信容量，稱為色散補(bǔ)償。 第16頁，共20頁。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

3、，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)生的脈沖展寬第17頁，共20頁。色散誘導(dǎo)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)象稱為色散誘導(dǎo)線性頻率啁啾。色散導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致啁啾，啁啾促進(jìn)了脈沖展寬。在正色散區(qū)紅光頻率分量比藍(lán)光分量傳輸速度快，而在負(fù)色散區(qū)則相反第18頁，共20頁。對于無初始啁啾脈沖(C=0)，無論在正色散區(qū)還是負(fù)色散區(qū)，都將導(dǎo)致相同的展寬量。若2=0，則所有頻率分量都同時到達(dá)，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(dǎo)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中脈寬隨傳輸距離的變化趨勢第19