多芯光纤孤子与多芯光纤中心芯层光弹激发下的激光脉冲自压缩

摘要： 研究了由中心纤芯和环绕其呈环状分布的偶数个纤芯构成的多芯光纤（MCF）中激光脉冲的传输特性。该研究发现了所考察MCF中波场的近似准孤子均匀解，并通过解析与数值方法证实了同相孤子分布的稳定性。在低能量状态下，其波场分布于所有MCF纤芯，脉冲持续时间比相同能量的非线性薛定谔方程（NSE）孤子长五至六倍；而高能量时几乎全部辐射集中在中心纤芯，持续时间与NSE孤子相当。这两种分布模式间的转变非常陡峭，发生在临界能量点——该临界值对纤芯数量及与中心纤芯的耦合系数依赖性较弱。研究提出激光脉冲自压缩机制：向此类MCF注入能量超过临界值、波形与所发现孤子相似的波包。结果表明压缩比受能量和纤芯数量影响微弱，约达六倍且能量效率近100%。采用更长激光脉冲时，压缩比可提升至30-40倍，能量效率超过50%。所得压缩比及其效率的解析估算与数值模拟结果高度吻合。