基于光子晶体光纤的高精度全光量化基础研究

全光模数转换是实现高速信号数字化的最具潜力的方法和途径，量化技术是决定全光模数转换精度的关键，研究高精度的全光量化具有重要的科学意义和应用价值。. 本项目基于光子晶体光纤的非线性光学特性，提出一种高精度全光量化的方案。拟利用飞秒脉冲在高非线性光子晶体光纤中产生孤子自频移及其光谱自压缩，实现不同强度的光脉冲信号的强度－波长对应转换，并对脉冲信号的谱宽进行再次压缩，最后对不同波长的输出信号进行空间分离，实现光脉冲信号的高精度量化。为此，将建立基于光子晶体光纤非线性效应实现量化的理论模型，研究提高量化精度的新方案和关键技术，完成全光量化的实验验证和性能优化。..本项目研究中所涉及的基于孤子自频移实现飞秒脉冲光谱自压缩的新方法和无啁啾飞秒脉冲谱宽压缩的新技术，不仅可以大幅提高全光模数转换的精度，也能够促进超短脉冲激光技术的发展。

全光模数转换是实现高速信号数字化的最具潜力的方法和途径，量化技术是决定全光模数转换精度的关键，研究高精度的全光量化具有重要意义。本课题对基于高非线性光子晶体光纤的全光量化方法进行了基础性研究，完成了利用光纤中的孤子自频移（SSFS）效应实现高精度全光量化的物理建模和数值仿真，重点研究了提高量化精度的方法，搭建了相应的实验测试平台, 实现了全光量化原理性验证，取得了一系列的理论和实验成果，具体如下：.（1）对飞秒光脉冲在高非线性光子晶体光纤中的SSFS效应进行了数值仿真，发现了在孤子阶数N满足0.8 < N < 1.3时，自频移导致脉冲光谱压缩的新机制，分析了光纤高阶色散和脉冲啁啾对谱宽压缩的影响。.（2）提出了利用反常色散的光子晶体光纤实现无啁啾飞秒脉冲光谱压缩的新方法，能对孤子阶数N满足0.6 < N < 0.8的飞秒脉冲进行高效压缩，与传统的光谱压缩技术比较，该方法更为简单有效。.（3）提出了利用梳状光纤来实现频移后飞秒脉冲的谱宽压缩，采用高非线性光纤和普通单模光纤设计了梳状光纤，能将飞秒脉冲的谱宽压缩至1.0nm以下，可大幅提高全光量化的精度。.（4）基于飞秒脉冲在高非线性光纤中的强度-波长转换和光谱压缩技术，提出了一种新颖的全光量化方案；研制了可用于全光量化的新型锁模光纤激光光源，对量化的关键技术进行了实验研究，完成了全光量化的实验验证和性能优化，其量化精度达到6 bits。. 本课题在学术期刊和国际会议上发表论文19篇，申请发明专利7项，较好地完成了项目的研究任务。