基于光纤激光器中的Peregrine孤子产生高能量超短脉冲

Optical rogue wave is a single pulse with high energy localized on both space and time. And it is appearance and disappearance instantaneous. Based on the characteristic of its high energy, it can be used to study the generation of the ultrashort pulse with high energy. Because the ultrashort pulse has important application in all optical sampling, optical information storage, optical fiber sensing and medicine, and so on, the research of the project has important practical value. In general, the rogue wave is random and uncontrolled. Now, it is found that the Peregrine soliton can be used to describe the optical rogue wave.. The project is proposed to the generation of the ultrashort pulse with high energy based on the Peregrine soliton in optical fiber laser. The project mainly research on the generation and propagation of Peregrine soliton and like-Peregrine solitons excited from a continuous wave with localized perturbations in a optical fiber laser by theoretical and experimental methods; Secondly, based on the Peregrine soliton generated in optical fiber laser, the generation of ultrashort pulse with high energy can be obtained by subtracted the background wave; And the transmission characteristics of the ultrashort pulse will be study. The implementation of this project will provide a new method for the generation of ultrashort pulse.

光学怪波，是一个空间和时间都局域化的高能量单脉冲，瞬时出现瞬时消失。基于光学怪波具有高能量的特征，可用来研究高能量超短脉冲的产生。由于超短脉冲在全光采样、全光信息存储、以及光纤传感和医学等方面都有很重要的应用，因此本项目的研究具有重要的实用价值。一般光学怪波的产生随机不可控，而目前理论上研究发现Peregrine孤子可用来描述光学怪波。. 本项目提出基于光纤激光器中的Peregrine孤子产生高能量超短脉冲。该项目理论与实验相结合，研究光纤激光器中Peregrine孤子产生和传输的动力学行为以及光纤激光器中带有局域扰动的连续波产生类Peregrine孤子的动力学研究；其次基于光纤激光器中产生的Peregrine孤子，滤掉背景波，提取产生高能量的超短脉冲；并研究高能量超短脉冲的传输特性。本课题的实施为超短脉冲的产生提供一种新的方法。

超短脉冲由于其高峰值窄脉宽的特点，在光纤通信，光纤传感，全光信息处理和医学检测成像等方面具有重要的应用。本项目基于Peregrine孤子和Akhmediev呼吸子具有高峰值功率的特点，研究高功率脉冲的产生。本项目的研究在高功率脉冲源的产生方面具有一定的应用价值。. 本项目在研究光纤激光器中Peregrine孤子和二阶Akhmediev呼吸子传输特性的基础上，提出采用光波干涉法、饱和吸收法和光学斩波法，消去背景波，提取高功率脉冲串。研究发现Peregrine孤子在掺杂光纤中传输可以激发产生一个时间和空间都局域化的高峰值单脉冲，峰值强度达到初始输入功率的9.22倍，随后会迅速分裂产生多个子脉冲。为了实际应用，采用光波干涉法和饱和吸收法消去背景波，得到高峰值零背景脉冲。该脉冲在光纤中以周期呼吸的形式长距离传输。. Akhmediev呼吸子作为平面波背景上的另一种孤子解，可以形成周期脉冲序列，当其周期取极限时即为Peregrine孤子。在光纤激光器中，Akhmediev呼吸子的传输演化行为与腔内平均色散有关。当色散和非线性效应达到平衡，Akhmediev呼吸子呈现经典的增长衰减过程。二阶Akhmediev呼吸子可以看作是两个一阶Akhmediev呼吸子的相互碰撞，这个过程导致峰值功率更高的超短脉冲序列的产生。通过光学斩波法，去掉二阶Akhmediev呼吸子的背景波，得到长距离传输的高功率呼吸式脉冲串。该脉冲串在光纤中传输时，形成弱束缚态，脉冲之间没有发生碰撞的相互作用，这一特点可应用于光通信系统中，有效地提高信号的误码率和通信容量。