"本文是关于宽带激光小尺度调制特性研究的学术论文,由康正明和罗斌共同撰写。文章探讨了如何将宽带激光的传播视为不同中心波长的窄带激光束的传输求和,并在忽略介质增益和损耗的前提下,重点关注衍射、自相位调制和交叉相位调制导致的非线性自聚焦效应。通过建立理论模型,使用分布傅里叶算法模拟了这种调制的传输过程,发现带宽的增加能够适度改善激光光束的均匀性。关键词包括自聚焦、宽带激光和分布傅里叶算法。"
在光纤通信和光学领域,宽带激光的研究具有重要意义,因为它可以提供更高的数据传输速率和更宽的频率资源。本研究中提到的"自聚焦"是指在非线性介质中,由于激光的强度自诱导的折射率变化,使得激光束自身聚焦形成一个高密度能量区域的现象。这一现象在高功率激光系统中尤其显著,可能会导致光束质量下降、脉冲压缩甚至介质损伤。
"宽带激光"是指具有较宽频率范围的激光光源,它在多个波长同时发射,提供了更丰富的频率资源,可用于多信道通信、光谱分析等应用。本研究中,作者考虑了宽带激光在传播过程中,不同中心波长的光束如何相互作用,以及这种作用如何影响激光的传输特性。
"分布傅里叶算法"是一种用于模拟非线性光学效应的工具,特别是在处理宽带光信号时非常有用。该算法可以将连续的频谱分解为离散的频段,然后逐个处理,从而更好地理解和预测宽带光束在非线性介质中的传播行为。
在忽略介质增益和损耗的情况下,作者主要关注了衍射、自相位调制和交叉相位调制的影响。衍射是光波遇到障碍物或通过孔径时传播路径发生弯曲的现象;自相位调制是激光强度变化导致其自身的相位变化;交叉相位调制则是两个或更多激光信号相互作用,通过非线性效应改变彼此的相位。这些非线性效应在宽带激光传播中可能导致光束的形状、强度分布和传播特性发生变化。
通过建立的理论模型和分布傅里叶算法的模拟,研究发现宽带激光的传播过程中,随着带宽的增加,可以改善激光光束的均匀性。这可能是因为不同波长的光束在非线性介质中经历的自聚焦程度不同,从而在某种程度上抵消了自聚焦效应,使得整体光束的不均匀性得到缓解。
康正明和罗斌的这项研究揭示了宽带激光在非线性介质中传播时的复杂物理现象,为优化激光系统的性能和设计提供了理论依据。这种深入理解对于提升光纤通信的效率和稳定性,以及开发新的光学应用具有深远影响。