光子晶體光纖輸出超連續(xù)光模式的研究.pdf

1、光子晶體光纖輸出超連續(xù)光光子晶體光纖輸出超連續(xù)光模式模式的研究的研究ResearchofSupercontinuumModesOutputfromPhotonicCrystalFiber領(lǐng)域：光學(xué)工程研究生：周釗賢指導(dǎo)教師：王清月教授胡明列教授企業(yè)導(dǎo)師：劉慶京研究員天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年十二月摘要超連續(xù)光因其優(yōu)異的特性被廣泛應(yīng)用于光學(xué)頻率測量、波分復(fù)用通信系統(tǒng)、光學(xué)相干層析成像等領(lǐng)域，因此，自上世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)以來，就得到

2、快速的發(fā)展。本文圍繞基于光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)光展開，在理論上闡述了光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)光的原理，并在隨后實驗中獲得超連續(xù)光。文中首先簡略介紹了超短脈沖技術(shù)、光子晶體光纖和超連續(xù)光的特性、用途以及發(fā)展歷程；然后，從麥克斯韋方程出發(fā)導(dǎo)出脈沖在光纖內(nèi)傳輸?shù)姆蔷€性薛定諤方程，并研究了因入射光的強(qiáng)度帶來光纖折射率的變化，從而引起的自相位調(diào)制和交叉相位調(diào)制，這也是大部分非線性展寬的起因；介紹了拉曼效應(yīng)帶來的受激拉曼散射引起光譜的展寬和相位匹配引

3、起的四波混頻這些非線性效應(yīng)。理論研究并在實驗中獲得了超連續(xù)貝塞爾光束以及實驗上對七芯光纖產(chǎn)生的超連續(xù)光模式進(jìn)行整形。主要研究內(nèi)容包括：1.理論研究貝塞爾光束的原理及特性，數(shù)值模擬在光子晶體光纖端面加工負(fù)角錐產(chǎn)生貝塞爾光束系統(tǒng)，并對其自恢復(fù)性和無衍射性進(jìn)行研究。設(shè)計了一種基于塌陷高非線性光子晶體光纖直接輸出超連續(xù)貝塞爾光束的方案。該方案先用光纖熔接機(jī)在高非線性光子晶體光纖的輸出端塌陷1mm左右，然后用中心波長為1040nm的飛秒激光作為該

4、光纖的抽運泵光，所產(chǎn)生的超連續(xù)光通過坍陷區(qū)域的模式耦合和相干疊加，直接輸出了寬譜貝塞爾光束。該方案可以實現(xiàn)全光纖運轉(zhuǎn)，不需要引入其他分立器件。從光纖中直接輸出的超連續(xù)貝塞爾光束在米量級具有高度準(zhǔn)直和無衍射特性。進(jìn)一步實驗驗證了該光束在整個超連續(xù)光范圍內(nèi)具有貝塞爾光束的無衍射性和自恢復(fù)性。2.理論上研究了七芯光子晶體光纖的輸出模式特性，闡述了Kagome光纖的導(dǎo)光原理，將耗散孤子偏振旋轉(zhuǎn)鎖模光纖激光器輸出的飛秒脈沖耦合到七芯光子晶體光纖中