全光产生超宽带单周期脉冲：基于光学交叉偏振调制

"王世光，陈宏伟通过非线性光子晶体光纤的光学交叉偏振调制效应，提出了一种全光产生超宽带单周期脉冲的方法，并进行了实验验证。这种方法利用交叉偏振调制在光子晶体光纤中产生正负高斯脉冲，通过光的偏振控制和光电检测，可以生成适用于光载超宽带通信的单周期脉冲信号。" 文章深入探讨了基于光学交叉偏振调制的超宽带单周期脉冲产生技术。交叉偏振调制（Cross-Polarization Modulation, XPM）是一种在非线性介质中，两个不同偏振状态的光波相互作用，导致它们的偏振状态发生变化的现象。在这种情况下，研究人员利用非线性光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber, PCF）的特性，通过交叉偏振调制，能够产生超宽带的单周期脉冲。 超宽带（Ultra-Wideband, UWB）技术因其宽的频率带宽、低的功率谱密度和高的时间分辨率，被广泛应用于无线通信、雷达探测和高数据速率传输等领域。传统的电子设备在处理高频信号时可能会遇到带宽限制和效率问题，而光载UWB系统则提供了一种解决方案，利用光的特性可以实现更高频率的信号处理。 本文的创新之处在于提出了一种全光方案，它不需要传统的电子频率鉴频器或调制器，而是依赖于非线性光纤中的交叉增益调制，通过调节高斯脉冲的时延，生成单周期脉冲。这种脉冲具有非常短的脉宽，可以精确地控制，适应于光载微波应用，如在光载超宽带系统中生成多频UWB脉冲序列。 实验结果证明了这种方法的有效性，通过调整泵浦光和探测光的相互作用，可以产生一对极性正交的脉冲，经过光电检测器检测后，形成所需的超宽带单周期脉冲信号。这种光学产生的方法为高速、低延迟的通信提供了新的可能，并且由于其全光特性，有望解决传统电子设备在处理超高速信号时的局限性。 该研究受到国家自然科学基金的资助，不仅对理论研究有重要贡献，也为未来UWB通信系统的实际应用铺平了道路，尤其是在构建无缝通信连接和实现高信息容量的微蜂窝覆盖中，这种技术将发挥关键作用。