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非线性光纤光学 || 自相位调制

DOI：10.1016/B978-0-12-817042-7.00011-7 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 我们首先关注的非线性效应是自相位调制（SPM），这是一种导致光脉冲频谱展宽的现象[1-9]。SPM是连续波束在n2>0的任何非线性介质中发生自聚焦的时间类比。该现象最早于1967年在CS2填充池中传播的光脉冲瞬态自聚焦研究中被观察到[1]。到1970年，通过使用皮秒脉冲已在固体和玻璃中观测到SPM。光纤中SPM的最早记录是在芯层充满CS2液体的光纤中实现的[7]。这项工作推动1978年对石英芯光纤中SPM开展了系统研究[9]。本章将SPM作为光纤内可能发生的非线性效应的简单示例进行研究。第4.1节专门讨论纯SPM情况（忽略群速度色散效应，重点关注SPM引起的频谱变化）。第4.2节讨论群速度色散与SPM的联合效应，着重分析SPM诱导的频率啁啾。第4.3节介绍两种解析技术并用于近似求解非线性薛定谔方程。第4.4节将分析扩展至包含自陡峭等高阶非线性效应。
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研究概述 实验方案

研究目的

研究自相位调制（SPM）对光纤中传播光脉冲的影响，包括光谱展宽、群速度色散（GVD）与SPM的联合作用，以及自陡峭等高阶非线性效应。

研究成果

自相位调制（SPM）会导致光纤中光脉冲产生显著的光谱展宽，其展宽程度取决于脉冲形状、初始啁啾和光纤参数。群速度色散（GVD）与SPM的共同作用可能增强或减弱脉冲展宽，具体取决于GVD的符号。高阶非线性效应（如自陡峭效应和脉冲内拉曼散射）会给脉冲演化带来额外复杂性，尤其是对于超短脉冲而言。

研究不足

分析仅限于特定脉冲形状和光纤参数。高阶效应（如自陡峭和脉冲内拉曼散射）仅对超短脉冲（T0 < 1 ps）具有显著影响。同时也考虑了光纤损耗和初始啁啾对脉冲演化的影响。

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