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描述经典光纤和特种光纤中脉冲传播的通用方法

DOI：10.1109/jphot.2019.2938801 期刊：IEEE Photonics Journal 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 理解脉冲光传播在光纤领域至关重要。本文提出一种通用方法，可描述任意光纤（无论其制造工艺或组成材料）中的脉冲传播过程。由此我们获得了一套丰富的光纤分析与综合工具箱，该方法通过规避依赖高计算量数值求解麦克斯韦方程组的方式实现分析。为说明该方法，我们分析了非傍轴各向异性单芯及多芯光纤中的脉冲传播问题——这类光纤涵盖经典弱导光纤、增益光纤、保偏光纤、高非线性光纤及光子晶体光纤等多种类型。此外研究表明：只要不同连续空间/时间介质扰动之间的间距与时间宽度分别大于光脉冲的空间/时间宽度，本方法即可适用于经历时空扰动的各类导波与非导波介质。
作者： Andrés Macho，Roberto Llorente
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研究概述 实验方案

研究目的

提出一种通用方法来描述任意光纤（无论其制造工艺或组成材料如何）中的脉冲传播，并分析非傍轴各向异性单芯及多芯光纤中的脉冲传播问题。

研究成果

广义脉冲传播模型（GPPM）综合考虑了空间与时间介质扰动以及高阶非线性效应，推广了描述各类单芯及多芯光纤中脉冲传播的形式体系。该模型为光纤应用提供了新的设计工具箱，适用于包括新一代光通信、生物医学及物理应用在内的广泛领域。该方法同样适用于非圆波导和非导波介质，从而将其应用范围拓展至集成光子学与自由空间光子学领域。

研究不足

该方法假设不同连续时空介质扰动之间的距离和时间宽度分别大于光脉冲的空间和时间宽度。对于过窄的脉冲（接近光载波周期量级或更短），该方法可能不适用。

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