靳爱军[1]2015年在《基于光纤放大器的超连续谱光源研究》文中指出超连续谱光源的宽光谱、高亮度的优异特性使得其在光谱学、生物医学、高光谱成像以及光电对抗等领域有着重要的应用前景。在光纤放大器中直接产生超连续谱是实现高功率超连续谱光源的有效途径,该方法将激光增益放大过程与非线性效应结合在一起,使得系统简单紧凑,但同时也使得其中的物理过程十分复杂。本文对基于光纤放大器的超连续谱光源开展了理论与实验研究,进行了超连续谱光源的非相干合束技术研究,提出了超连续谱光源的光束质量评价方法。主要内容包括:结合动态速率方程组与广义非线性薛定谔方程,建立了光纤放大器中超连续谱产生的理论模型,实现了对脉冲序列在增益光纤中的功率放大、非线性光谱及时域演化等动态过程的数值模拟,可以表征光纤放大器中超连续谱产生的物理过程。以掺镱光纤放大器为例,理论与实验研究了光纤长度与信号脉冲宽度对放大器中超连续谱产生的影响,获得了拓展光谱范围、提高输出功率的条件。结果表明增益光纤越长,拉曼效应阈值越低,孤子自频移作用距离越长,超连续谱的光谱越宽,同时输出功率越低;在增益光纤之后熔接一段被动光纤有助于光谱的拓展与平坦化。但是过长的光纤将会使过多功率转移到2μm以上,引入较大损耗,降低输出功率,因此需要优化增益光纤与被动光纤长度,以保证超连续谱光谱宽度与输出功率。信号光为超短脉冲(飞秒至皮秒量级)时,在光谱展宽的初始阶段主要受到自相位调制的作用,因此最终光谱展宽很小;而当脉冲宽度大于10 ps时,信号光谱将在受激拉曼散射效应的作用下拓展至反常色散区,从而使光谱极大展宽,最终形成超连续谱,且脉宽越宽,光谱展宽越宽。基于保偏光纤放大器实现了百瓦级线偏振超连续谱光源。研究了保偏光纤熔接对轴方式对超连续谱偏振特性的影响,在大模面积保偏光纤放大器中实现了最高功率124.8 W的超连续谱光源输出,这是文献报道的保偏光纤放大器输出超连续谱光源的最高功率,光谱覆盖1060 nm-1800 nm,全光谱偏振消光比为84.85%。设计与制作了光纤宽谱功率合束器,通过理论研究获得了宽谱范围内具有高传输效率的合束器制作原则:入射光纤束的包层均拉锥至被输出光纤纤芯包围,同时拉锥过渡区足够长(通常大于1 cm)。使用制作的光纤宽谱功率合束器开展了超连续谱非相干合束的原理性实验,证实了超连续谱光源非相干合束的可行性;其次实现了功率>300 W光谱范围1060 nm-1600 nm的超连续谱光源非相干合束输出。设计制作了输出光纤纤芯100μm的宽谱合束器,最终实验获得了1064 nm处M2因子~9的输出功率>200 W的超连续谱非相干合束光源,光谱范围覆盖1060nm-1900 nm,超连续谱功率传输效率达96.6%。引入功率谱重心的概念,提出了叁种超连续谱光源光束质量的评价因子。对窄带激光的空间传输模型进行拓展,推导了超连续谱光源的空间传输模型,验证了提出的超连续谱光束质量评价方法的合理性。对实验中获得的不同功率与光谱分布的超连续谱光源的光束质量进行了评价与比较,结果表明提出的叁种评价因子均可以综合体现传输模式以及功率谱分布对光束质量的影响,适合对超连续谱光源的整体光束质量进行评价与比较,对高光束质量超连续谱光源的获得及其实际应用具有指导意义。
刘莹松[2]2006年在《基于特种光纤的超连续谱现象的数值与实验研究》文中指出光纤中存在的超连续谱现象源于光纤中各种效应的共同作用,包括群速度色散和自相位调制、交叉相位调制、四波混频及受激拉曼散射等。本文介绍了特种光纤中超连续谱现象的数值与实验研究的成果,基于色散平坦渐减光纤以及高非线性光纤给出了具体的数值研究与实验分析。主要内容如下:(1)介绍了光纤中脉冲传输的基本理论以及广义非线性薛定谔方程的推导过程,介绍了超连续谱研究的发展状况以及一些相关的应用。(2)介绍了光纤中超连续谱现象的物理基础,特别是光纤中的各种效应,包括光纤损耗、二阶群速度色散、叁阶群速度色散以及高阶非线性效应等是如何影响超连续谱的。(3)提出了研究色散平坦渐减光纤中超连续谱现象的物理模型和数值计算方法。运用分布傅立叶方法求解了对应的广义非线性薛定谔方程,模拟了色散平坦渐减光纤中脉冲的传播演化过程和超连续谱产生的过程。分析结果表明,光纤的色散特性对于脉冲的演化以及超连续谱的产生有着关键的作用。同时,还讨论了包括泵浦脉冲功率、高阶群速度色散、高阶非线性效应以及初始脉冲啁啾对超连续谱现象的影响。(4)以高非线性光纤为对象,对该种光纤中的超连续谱现象进行了实验分析,并提出了一种利用普通单模光纤进行啁啾补偿来优化超连续谱谱宽的方案。
谌鸿伟[3]2014年在《基于光子晶体光纤的高功率全光纤超连续谱光源》文中认为相比传统的宽谱光源,超连续谱光源具有光谱范围宽、空间相干性好、光谱功率密度高等优点,因而在光谱学、生物医学以及光电对抗等领域有着广泛的应用前景。获得高平均功率和高光谱功率密度的超连续谱是相关领域的一个研究热点。本论文针对基于光子晶体光纤的高功率全光纤超连续谱产生技术开展了研究。本论文的研究工作主要包括以下几个方面:1、总结和归纳了光纤中超连续谱产生的相关机理,介绍了单芯和多芯光子晶体光纤的参数和特性,为后续超连续谱产生的实验研究工作提供了分析依据。攻克了15/130双包层大模场光纤与光子晶体光纤的超低损耗熔接技术,为搭建基于光子晶体光纤的高功率全光纤化超连续谱光源奠定了基础。2、对基于单芯光子晶体光纤的高功率超连续谱产生技术开展了研究:提出了在预放大器和功率放大器中分别采用高掺杂浓度和低掺杂浓度增益光纤的皮秒光纤激光MOPA放大方案,采用纤芯直径为15μm的双包层光纤搭建了最高平均输出功率为125 W、脉冲重复频率可调的高功率皮秒光纤激光器,并将其用作超连续谱产生的泵浦源。同时,采用纤芯直径较大的单芯光子晶体光纤作为超连续谱产生介质,研制了结构简单紧凑的高功率全光纤化超连续谱光源。该超连续谱光源的最高平均输出功率为101 W,光谱覆盖范围为700 nm至1700 nm以上,泵浦激光到超连续谱的转换效率为78.9%。这是首个公开报道的基于单芯光子晶体光纤实现的平均输出功率超过一百瓦的超连续谱光源。3、对基于多芯光子晶体光纤的高功率超连续谱产生技术开展了研究:研制了首个公开报道的全光纤化多芯光子晶体光纤超连续谱光源。采用高功率皮秒光纤激光器泵浦两种国产七芯光子晶体光纤,均实现了平均输出功率超过100 W的全光纤化超连续谱输出。对比研究了光纤结构和泵浦激光脉冲重复频率对七芯光子晶体光纤中超连续谱产生过程以及最终形成光谱的影响。对基于多芯光子晶体光纤的高功率超连续谱光源的光谱拓展能力和功率提升潜力进行了分析和讨论,结果表明高功率光纤激光器结合特殊设计的多芯光子晶体光纤,可以获得平均功率更高、光谱更优化的超连续谱。该研究成果对更高功率全光纤化超连续光源的研制具有重要的参考价值。
郭媛[4]2007年在《光子晶体光纤中超连续谱的产生、表征及其倍频特性研究》文中指出光子晶体光纤灵活的设计和特殊的导光机制，使其展现出许多普通光纤所不能比拟的奇异特性，并被广泛应用于非线性光学、医学和光通信等方面。小纤芯光子晶体光纤已成为超连续谱产生的一种重要途径。光纤超连续谱源于光纤中复杂的非线性效应，其宽度可以达到两个倍频程以上，这使得超连续谱作为光源可以广泛应用在光通信、光学相干摄影术、光度量学、生物医学、脉冲压缩等领域。本文主要对光子晶体光纤中超连续谱的产生和超连续谱的相干、倍频特性进行了大量的实验研究，主要内容如下：1．对光子晶体光纤的概念、导光原理、特性、制备方法以及应用领域进行了比较详细的介绍。对光脉冲在光纤中传输的基本理论和光纤中超连续谱产生涉及到的几种重要的非线性效应进行了简单的介绍和理论推导。2．采用不同的泵浦源和不同参数的光子晶体光纤进行了超连续谱产生的实验研究，并获得了丰富的实验结果，主要包括：采用锁模钛宝石飞秒激光器产生中心波长为800nm、脉冲宽度为200fs的光脉冲分别泵浦长度为0.5m和1.2m的保偏光子晶体光纤和高非线性光子晶体光纤产生光谱宽度为850nm和400nm的超连续谱：采用微芯片固体激光器产生波长为1064nm、脉冲宽度为750ps的光脉冲分别泵浦零色散波长为1550nm和800nm的光子晶体光纤，其长度分别为100m和30m，产生超连续谱的光谱宽度分别为700nm和750nm：利用锁模掺铒光纤激光器输出波长为1550nm，脉冲宽度为60fs的光脉冲泵浦零色散波长为1550nm、长度为100m的光子晶体光纤产生光谱宽度为450nm的超连续谱；采用锁模钛宝石飞秒激光器泵浦长度为0.5m的保偏光子晶体光纤产生超连续谱的功率为110mW。3．在飞秒激光脉冲泵浦保偏光子晶体光纤获得超连续谱的研究成果基础之上，以部分相干光理论为依据，采用以迈克尔逊干涉仪为核心的两套不同实验方案，对超连续谱光源的时间相干性和空间相干性进行了分析和测量，计算得到其相干长度为6.5μm，对应相干时间为10.83fs，零点互相干度为0.77，这些数据表明超连续谱光源具有差的时间相干性和好的空间相干性。测量得到泵浦源锁模钛宝石飞秒激光的相干长度为59.14μm。分析了不同超连续谱光谱展宽程度对其时间相干性的影响。4．对锁模钛宝石飞秒激光脉冲泵浦保偏光子晶体光纤获得超连续谱进行了倍频的实验研究。首先对泵浦光使用两块厚度分别为3mm和0.05mm的BBO晶体进行倍频，倍频效果都十分显着。对超连续谱用厚度为0.05mm的BBO晶体进行倍频，观察到丰富的倍频光成分。
景琦[5]2012年在《光子晶体光纤非线性效应及偏振解复用技术的理论与实验研究》文中指出本论文的工作主要围绕以下项目展开：以任晓敏教授为首席科学家的国家重大基础研究发展计划(2010CB327605)；国家自然科学基金资助项目：基于新型多芯微结构光纤中特殊芯间耦合机制的快光与慢光传输(61077049)；博士后基金项目：光纤传输系统中偏振态实时监测以及稳定技术的研究(20100470259)；新世纪优秀人才支持计划资助(NCET-08-0736)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(BUPT2009RC0401, BUPT2009RC0405, BUPT2009RC0410);高等学校学科创新引智计划资助(B07005)。光子晶体光纤凭借独特的物理和光学特性以及灵活的结构设计,为新型光电子器件的设计提供了崭新的平台,并且已经在光通信、光电子学和非线性光纤光学等许多领域中有了广泛的应用。其中,利用光子晶体光纤的可控非线性特性,为密集波分复用系统研制各种具有高集成度的光电子器件,已成为研究的热点。本论文主要对光子晶体光纤中的超连续谱的产生和应用,以及基于光子晶体光纤的非对称双芯耦合器中的快光与慢光效应,进行了理论和实验研究。近年来,各种对网络带宽有较高需求的多媒体业务得到了迅猛的发展,光传送网面临着扩容和升级的压力。偏振复用技术可以在低成本的前提下提高系统的频谱使用效率,因此,已成为光通信领域的研究热点。本文重点对基于电域低频分量检测的光域自动偏振解复用技术,进行理论分析、系统仿真和实验研究。论文的主要研究内容和创新点如下1.利用标准单模光纤中的高阶孤子压缩效应,实现了对色散平坦光子晶体光纤中产生的超连续谱的展宽。在入纤功率相同的条件下,使用20m的标准单模光纤,压缩脉宽为1.6ps的双曲正割脉冲,将80m长的光子晶体光纤中产生的超连续谱的-20dB带宽从84.2nm展宽至277.1nm。2.基于已有的最佳压缩光纤长度的经验公式,推导出了能够在固定长度的标准单模光纤中产生最窄压缩脉宽,进而在光子晶体光纤中产生最宽超连续谱带宽的输入功率的解析表达式。与数值分析的结果比较得到,解析表达式计算的功率在最佳压缩长度上的误差随着光纤长度的增加而增大,为了使最佳压缩位置的误差小于1m,解析表达式的参数应使压缩光纤中的孤子阶数大于2。3.理论分析了色散平坦光子晶体光纤的参数和泵浦条件对产生的超连续谱的平坦度的影响,结果表明自相位调制过程决定着超连续谱的展宽程度,四波混频过程和色散决定着频谱的平坦度。在色散平坦光子晶体光纤中,四阶色散和二阶色散共同影响着四波混频的产生效率,二阶色散通过四波混频过程对超连续谱的平坦性起着主要作用,叁阶色散决定了输出脉冲和频谱的对称性。数值计算结果表明,增加脉冲的初始正啁啾可以改善超连续谱的平坦度,但是改善效果受到光纤长度的限制。4.首次提出使用Littman-Metcalf型光带通滤波器产生边沿陡峭的脉冲,增加超连续谱产生过程中的四波混频效应,改善超连续谱的平坦度。在实验用3.5nm带宽的滤波器,使1.6ps脉宽的双曲正割脉冲获得了最陡峭的边沿,并且使用被4nm带宽滤波的脉冲,将超频谱的平坦度改善了0.22dB。数值计算结果表明,当脉宽从1.0ps增加到6.0ps时,获得最陡峭边沿的滤波带宽从4.5nm下降到2.0nm；在1.0ps-6.0ps的脉宽范围内,产生最陡峭的脉冲边沿的滤波带宽,小于产生最平坦的超连续谱的滤波带宽0.5nm。此外,在其它实验条件不变的情况下,使用1nm-7nm带宽的滤波器,实现了对超连续谱的带宽在12nnm-85nm范围内的连续调节。5.设计了一种基于新型光子晶体光纤的非对称双芯耦合器。其双芯分别为在1个空气孔的内壁沉积硅而形成的硅环结构,以及由7个空气孔缺失而形成的二氧化硅实心孔结构。通过研究其特殊的芯间耦合机制所产生的耦合超模的特性,分析了结构参数对耦合器中独立导模和超模的有效折射率、色散和脉冲传输特性的影响,获得了耦合器在1550nm波长处实现线性耦合的结构参数。6.非对称双芯耦合器可以实现对输入脉冲传输速度的全光调节。分析结果表明,耦合器能够在1cm的长度内,实现对2.0ps脉宽的孤子脉冲延时或加快一个脉宽时间。耦合器的快光效应对脉冲形状的影响较小,能够在5cm的长度内产生超过5个脉宽时间的无形变的快光传输。然而,祸合器的慢光效应对脉冲形状的影响较明显,脉冲在获得2.0ps的延时后被展宽和变陡峭。7.基于直接检测的偏振解复用技术,设计实现了直接检测光域解复用器。针对采用不归零码开关键控(NRZ-OOK)口归零码开关键控(RZ-OOK)两种调制格式的偏振复用系统,研究了基于电域低频分量检测的光域偏振解复用技术,并进行了系统仿真和实验研究。
李恒瑞[6]2010年在《基于光子晶体光纤的超连续谱性能研究》文中指出目前对光子晶体光纤中超短脉冲传输产生超连续谱的研究分析已经成为非线性光纤光学的一个重要分支。随着超连续谱产生理论的不断完善,其应用领域的研究也不断深入。国内外最近几年的报道主要集中在超连续谱产生的机理和展宽方面；国外报道了一些超连续谱产生过程中的噪声性能相关的理论和实验研究。本文研究光子晶体光纤中超连续谱产生的宽度、平坦度、噪声等性能,给出了具体的数值仿真分析与部分实验结果。主要内容如下：简述了光子晶体光纤中超连续谱产生的研究背景和现状,及其基础理论。利用分步傅立叶方法求解了对应的非线性薛定谔方程,模拟研究了正常色散光子晶体光纤中随光纤长度变化脉冲的传播演化过程和光纤非线性系数、初始脉冲啁啾及初始峰值功率对超连续谱产生的影响。同时,还模拟分析了平坦超连续谱产生时的噪声特性。结果表明,超连续谱的平坦度和宽度与光纤长度密切相关,选择合适的啁啾参数可以使超连续谱更加平坦。模拟分析了反常色散光子晶体光纤中超连续谱的产生,主要分析了反常色散光子晶体光纤超连续谱产生的功率饱和效应。当初始脉冲功率达到一定值后,继续增加功率,超连续谱不会继续展宽,平坦度反而会下降,因而存在一个最佳入射功率。分析了光子晶体光纤参数(包括光纤长度、光纤非线性系数及色散系数)及初始脉冲啁啾对超连续谱产生的影响,并对反常色散光子晶体光纤中产生的超连续谱进行了噪声特性分析。实验研究了光子晶体光纤中超连续谱的产生,并进行理论仿真,验证了理论研究方法的正确性。利用分别具有正负色散的两段光子晶体光纤级联产生了平坦而稳定的超连续谱。
鹿晴晴[7]2008年在《微结构光纤的色散与非线性特性研究》文中提出本论文工作是围绕以下项目展开的:以任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”(项目编号:2003CB314900);教育部科学技术重大研究项目“基于微结构光纤的新一代光通信器件及系统”(项目编号:104046)以及北京市教委共建项目(项目编号:XK100130437)。微结构光纤结构设计灵活,具有无截止单模传输、新奇及灵活可控的色散特性、可控的模场面积、强双折射效应等传统光纤不可比拟的特性。这些特性使微结构光纤在光通信和光纤传感等领域具有广阔的应用前景。在光通信方面,微结构光纤可用来扩展光通信的波段,可用于色散补偿、脉冲压缩、短波孤子传输、超宽连续谱发生等等。本论文着重研究微结构光纤的色散与非线性特性的理论和实验,主要研究内容及创新点如下:1.研究了商用Rsoft软件的BeamPROP模块仿真方法。用Matlab辅助设计微结构光纤端面,采用波束传播法(BPM)仿真出光束在微结构光纤中传播的色散与模式特性,处理仿真结果得到色散、非线性特性曲线。2.利用上述介绍的仿真方法,设计了一种1.55μm波段宽带色散补偿微结构光纤。该光纤具有叁层不同的空气孔直径,调节各结构参量得到最佳色散补偿光纤,在100nm范围内补偿普通单模光纤(G.652),补偿倍数超过100倍;并研究了非线性与微结构光纤的结构参量之间的依赖关系;最后研究了光纤在制作过程中可能产生的低于3%的随机误差引起的色散非线性系数偏离情况。3.根据微结构光纤中脉冲传输的非线性薛定谔方程,使用分步傅立叶算法研究皮秒光脉冲在微结构光纤中的传输特性,分析能够产生超连续谱的微结构光纤应满足的色散非线性条件。4.在分步傅立叶算法仿真的基础上,利用皮秒光脉冲在光纤中的自相位调制(SPM)效应,准确测量了1550nm波长附近色散平坦微结构光纤非线性系数。通过测量输入脉冲的峰值功率和输出光谱,可以计算出微结构光纤的非线性系数。该测量方法简单准确,实验测量值与光纤的标称值误差在1%以内。5.研究了FDTD算法的优化,并给出其用于光纤设计的流程图。
李航[8]2015年在《基于单模氟化物光纤的1-5μm波段超连续光源相干性研究》文中指出由于在显微成像、频率测量、光学雷达及国防安全等领域的潜在应用，超连续光源已成为非线性光学、高功率激光等领域的研究热点。目前，这类光源的研究正向着宽带、高功率、高相干性的方向发展。基于石英微结构光纤的0.32.5m波段超连续光源研究已经趋于成熟，其平均功率已达百瓦量级。进一步将超连续光源的工作波长拓展到大于2.5m的中红外波段具有重要的意义。利用氟化物光纤作为非线性介质，研究人员已经研制出了平均功率为21.8W的1.93.8μm波段超连续光源。然而同时具备覆盖1-5μm波段、高相干这两种特性的超连续光源及其研究在国际上仍是空白，因此对这类新型光源的产生方法进行研究具有重要的意义。一种较为传统的方式是通过优化泵浦激光的脉宽、峰值功率及光纤长度等参数来获得宽带、高相干的超连续光源。然而这种方式对泵浦激光的脉冲宽度有较高的要求，这会降低光源研制中泵浦光选取的灵活性。为了解决这一问题，本论文提出了一种新的提高超连续光源相干性的方法，数值模拟中大大增加了在光源研制中泵浦光及光纤选取的灵活性。针对传统的宽带、高相干性超连续光源的获取方式，本论文分别使用1.56、1.97μm锁模激光为泵浦光，利用单模氟化物光纤作为非线性介质，数值研究了超连续光源的产生及相干性劣化机制，对研制覆盖1-5μm波段、高相干性超连续光源所需的泵浦光参数及光纤长度进行了优化。研究结果表明，调制不稳定性效应的发生会使超连续光源相干性变差。为了抑制调制不稳定性的产生，泵浦激光的脉冲宽度要尽可能窄；而为了获得覆盖1-5μm波段的超连续光源，必须提升泵浦激光的峰值功率，因此利用高峰值功率的超短脉冲激光作为泵浦源可以获得宽带高相干性超连续光源。而对于有调制不稳定性参与的超连续谱展宽，通过选取合适的光纤长度亦可以获得宽带高相干性超连续光源。另外，本论文提出一种新的提高超连续光源相干性的方法，即通过使用迈克尔逊干涉仪对产生的超连续谱进行相干合束达到提高相干性的目的。通过数值模拟研究了该方法的可行性；数值计算结果表明，利用该相干合束方法可在确保超连续谱带宽不变的前提下，以牺牲功率为代价提升超连续光源的相干性。
徐亚希[9]2015年在《硫系光纤中非线性效应的研究》文中认为非线性光纤光学在全光信号处理领域快速发展,比如光信号的再生、波长的转换、信号的复用和解复用等。光纤中的超连续谱的产生可以用于非线性光谱学、光纤传感、光频率计量学,还可以作为多信道通信光源。然而,由于传统光纤通信窗口的局限性,限制了其在中红外区域诸如军事、医学和生物学等方面的进一步应用,在这种背景下,需要寻找中红外区域超宽透明性和高非线性的可替代材料。本文研究了硫系光子晶体光纤的色散和非线性效应,并给出了最优的光纤结构参数,获得了中红外区域谱宽最大的超连续谱输出;对比分析了硫系光纤和石英光纤基于四波混频的波长变换效率。硫系玻璃的传输窗口可以从可见光区域一直延伸到14μm附近的中红外区域,其非线性折射率可以达到普通石英光纤的1000倍,甚至更大;并且具有飞秒量级快速响应时间,远远高于半导体激光器和饱和吸收体。此外,硫系光子晶体光纤还具有“无截止”单模特性和灵活可调的色散特性。为了获得中红外区域谱宽最大的超连续谱输出,论文详细分析了2 3As Se光子晶体光纤的结构参数对光纤中非线性效应和色散特性的影响。通过优化光纤结构参量,获得了零色散波长位于2.5μm的色散曲线;扩展了由四波混频效应产生的斯托克斯波在长波方向上的波长;分析了在保持高非线性特性和低损耗的前提下,使光纤工作在“无截止”单模状态的条件。综合考虑,确定了超连续谱输出谱宽最大时的光纤结构参数。通过数值仿真,验证了上述结论,并结合超连续谱时域和频域演化图,阐述了硫系光纤中超连续谱的形成过程。分析比较了常用通信波长附近硫系光纤与普通石英光纤中基于四波混频的波长转换效率,指出信号波长在光纤零色散波长的长波方向上,波长转换可调谐带宽最大。在相同条件下,硫系光纤中波长转换效率高于石英光纤;给出了硫系光纤和普通光纤中能量流动对比图;最后演示了重复频率为1GHz和20GHz脉冲信号的四波混频效应动态变化过程。
郭良[10]2013年在《色散渐减光子晶体光纤中的超连续谱产生研究》文中研究说明基于光子晶体光纤的超连续谱光源具有光谱范围宽、亮度高和空间相干性好等优点,在光谱学、通信技术、计量学、医学以及国防等领域有重要的应用价值和广泛的应用前景,是近年来光子晶体光纤和超连续谱研究领域的热点。色散渐减光子晶体光纤的色散特性沿光纤纵向逐渐变化且可控,同时纤芯逐渐变细增大了非线性系数,从而有利于扩展超连续谱的光谱范围。本文对色散渐减光子晶体光纤中的超连续谱产生进行了理论与实验研究,主要内容包括:一、详细阐述了光纤中超连续谱产生的物理机制,分析了光纤的色散特性在超连续谱产生过程中的重要性。介绍了色散渐减光子晶体光纤中超连续谱产生的数学模型和求解方法。二、研究了基于傅里叶变换的光子晶体光纤色散测量方法。相对传统的测量方法,该方法只需一次测量即可获得待测光纤的全谱色散特性,简化了测量过程。利用该方法对某带隙型光子晶体光纤的色散特性进行了测量,在有效波长范围内实验结果与数值计算结果一致性较好。叁、使用中心波长为1064 nm的亚纳秒脉冲激光器作为泵浦源,实验研究了不同结构参数色散渐减光子晶体光纤中的超连续谱产生。与均匀光子晶体光纤相比,色散渐减光子晶体光纤输出的光谱更宽。在最优的结构参数下,获得了光谱范围为427 nm~1700 nm的白光超连续谱输出,其中短波成分430 nm~800 nm的光谱平坦度为5 dB。四、数值模拟了色散渐减光子晶体光纤中的超连续谱产生,分析了光纤长度、输入端和输出端结构参数对超连续谱产生的影响,并根据模拟结果对结构参数进行了优化,设计了适用于可见光超连续谱产生的色散渐减光子晶体光纤。
参考文献：
[1]. 基于光纤放大器的超连续谱光源研究[D]. 靳爱军. 国防科学技术大学. 2015
[2]. 基于特种光纤的超连续谱现象的数值与实验研究[D]. 刘莹松. 华中科技大学. 2006
[3]. 基于光子晶体光纤的高功率全光纤超连续谱光源[D]. 谌鸿伟. 国防科学技术大学. 2014
[4]. 光子晶体光纤中超连续谱的产生、表征及其倍频特性研究[D]. 郭媛. 太原理工大学. 2007
[5]. 光子晶体光纤非线性效应及偏振解复用技术的理论与实验研究[D]. 景琦. 北京邮电大学. 2012
[6]. 基于光子晶体光纤的超连续谱性能研究[D]. 李恒瑞. 北京邮电大学. 2010
[7]. 微结构光纤的色散与非线性特性研究[D]. 鹿晴晴. 北京邮电大学. 2008
[8]. 基于单模氟化物光纤的1-5μm波段超连续光源相干性研究[D]. 李航. 吉林大学. 2015
[9]. 硫系光纤中非线性效应的研究[D]. 徐亚希. 杭州电子科技大学. 2015
[10]. 色散渐减光子晶体光纤中的超连续谱产生研究[D]. 郭良. 国防科学技术大学. 2013
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