基于双布里渊或拉曼增益谱的全光可调短脉冲压缩和拉伸的研究

在未来超高速光网中，光开关和路由器将是最重要的组成部分，而光缓存器是实现高速路由的关键。因此，研制新型全光可调延时器或缓存器来替代目前使用的电子存储设备已经成为该领域的研究前沿。基于双布里渊或拉曼增益谱的全光可调短脉冲压缩和拉伸是申请人最近发现的一种新的全光脉冲整形机制。利用该机制实现的全光器件有望在未来Tbit/s超高速全光通信网络中获得重要应用，如色散补偿，脉冲整形，以及做为级联布里渊或拉曼慢光器件的最后一级修补宽化的脉冲等。本项目拟在我们前期工作的基础上，通过研究基于双布里渊或拉曼增益谱的全光可调短脉冲压缩和拉伸中的基本物理问题，研制具有多信道信号处理功能的信息器件，从器件的理论设计、实验制作和性能表征等三个方面展开系统的研究，探索此类器件在未来超高速全光通信网络中的全光信号处理功能，为研发下一代全光脉冲整形器件做好技术准备，为发展相关关键技术提供具有自主知识产权的器件设计依据。

为了解决目前光纤通信网络中电子设备的存在对网络容量升级的瓶颈限制，研制超高速全光信息处理器件来代替这些电子设备是其中最具潜力的解决方案之一。本项目研制的基于双布里渊或拉曼增益谱的全光可调短脉冲压缩和拉伸器件有望在未来超高速全光通信网络中获得重要应用，如脉冲整形以及作为级联慢光器件的最后一级修补宽化的脉冲等。在本项目的资助下，我们重点研究了该类器件的基本物理问题、结构设计、数值模拟、实验制作和性能表征。在理论方面，通过建立描述该类器件的理论模型，求解时域和频域转换的逆问题，得到了利用双布里渊或拉曼增益谱对脉冲进行压缩所能达到的极限值（～0.295），拉伸比大于4。在实验方面，成功研制出低功耗、基于双布里渊增益谱的全光可调短脉冲压缩和拉伸原理性器件，实现了1.47～0.43的脉冲压缩或拉伸；制备出了芯径为1.1m、具有双零色散波长的碲酸盐微结构光纤，利用该光纤首次实现了基于光纤中光克尔效应的光控群速度色散，它不仅可以用于实现具有THz甚至PHz带宽的超高速全光信息处理器件而且有助于非线性光学新现象的发现，具有重要的科学意义。项目资助期间，发表论文23篇，其中SCI收录22篇，EI收录2篇，国内外会议邀请报告6个；申请发明专利4项；获2010年吉林省科技进步一等奖和2011年国家自然科学奖二等奖（项目负责人均排名第三）；培养博士研究生7名，硕士研究生6名，其中毕业博士研究生2名，硕士研究生2名。