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再生锁模激光系统的稳定性及噪声抑制的理论研究

苏艳  
【摘要】: 本文将准孤子解代入描述再生锁模激光系统的非线性薛定谔方程(Nonlinear Schr?dinger Equation, NLSE),首次推导出了脉冲参量的三个自治微分方程以及无啁啾和有啁啾两种情况下再生锁模激光系统的定态解。然后通过线性稳定性分析和数值模拟,深入探讨了该系统的稳定性,获得了如下一些创新性的理论研究成果。 研究显示,随调制深度、调制频率、群速色散和自相位调制等参量的变化,系统的定态输出随之出现一些很有意义的变化。 数值模拟显示出一个有趣的现象,即当啁啾作为色散的函数并随自相位调制参量变化时,数值模拟曲线中出现两个临界点,在两个临界点之间,啁啾随自相位调制变化的规律与其在两个临界点之外的变化规律相反。这是因为,只有足够大的群速色散补偿,才能抑制自相位调制产生的啁啾;而在两个临界点之间,啁啾在零群速色散附近,此时自相位调制的效应已经远远大于群速色散的效应,所以啁啾就会随着自相位调制的增大而增大。 通过比较调制效应和自相位调制对脉冲压缩和脉冲稳定性的影响发现,调制效应对脉宽的影响要比自相位调制效应对脉宽的影响大得多;调制效应对激光稳定性的影响要比自相位调制效应对激光稳定性的影响小的多。 本文在将噪声参量引入描述再生锁模激光系统的非线性薛定谔方程的基础上,运用孤子微扰理论,推导出了噪声抑制的条件,讨论了孤子的稳定性,首次研究了增益色散效应对噪声抑制以及孤子稳定性的影响。研究结果表明,如果系统参量处于确定的范围内,或者说,如果系统的参量满足推导出的噪声抑制条件,噪声就会被抑制;如果增益色散效应大于调制效应,孤子就是稳定的;如果增益色散效应小于调制效应,孤子就是不稳定的;如果增益色散效应等于调制效应,孤子就是临界稳定的。


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