新型雙折射非線性微結(jié)構(gòu)光纖的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、雙折射和非線性是微結(jié)構(gòu)光纖(MOF)所具有的重要特性，自MOF誕生以來已有大量的文獻(xiàn)分別報(bào)道了對(duì)雙折射和非線性特性的研究。本文將MOF的非線性與雙折射相結(jié)合，通過創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念探索MOF雙折射和非線性的相互關(guān)系，并在實(shí)驗(yàn)上研究飛秒激光脈沖在雙折射和雙零色散MOF中產(chǎn)生非線性的作用過程。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。
　　首先通過求解非線性薛定諤傳輸方程數(shù)值模擬了飛秒激光脈沖在設(shè)計(jì)的高非線性MOF中的傳輸，根據(jù)模擬結(jié)果分析了飛

2、秒激光的脈沖峰值功率，脈沖寬度，脈沖波長(zhǎng)及初始啁啾對(duì)在光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜的影響。
　　其次，論文設(shè)計(jì)了正八邊形包層橢圓形纖芯結(jié)構(gòu)的MOF，模擬分析了包層空氣孔直徑和纖芯長(zhǎng)短軸之比對(duì)MOF雙折射和非線性帶來的影響。由模擬分析結(jié)果可知，這種光纖包層的對(duì)稱性較高，MOF的雙折射主要是由纖芯的不對(duì)稱造成的。論文又提出了中心大孔的壓縮八邊形和類矩形纖芯結(jié)構(gòu)兩種MOF，并分析了孔徑、孔間距和纖芯長(zhǎng)短軸之比對(duì)雙折射、非線性和色散帶來的影響，得

3、到了減小孔間距能更有效地提高M(jìn)OF雙折射和非線性以及輸出脈沖的寬度隨纖芯的長(zhǎng)短軸之比增大而增大的結(jié)論。
　　再次，采用有限元法對(duì)課題組自行研制的一種新穎的V型結(jié)構(gòu)的MOF的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行理論模擬，發(fā)現(xiàn)它的非線性和雙折射都較高；通過對(duì)飛秒激光脈沖在其中傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了V型MOF的色散、雙折射、入射光的功率、入射光的中心波長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)生的超連續(xù)譜造成的影響。
　　然后，通過對(duì)課題組自行拉制的一種包層無序排列的雙折射非線性MOF進(jìn)行

4、飛秒激光傳輸實(shí)驗(yàn)，首次發(fā)現(xiàn)入射脈沖的中心波長(zhǎng)位于MOF的正常色散區(qū)也可以產(chǎn)生顯著的斯托克斯波和反斯托克斯波，并用四波混頻的相位匹配理論解釋了兩種波的產(chǎn)生。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)通過相位匹配條件、入射脈沖偏振化方向、平均功率及中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)可以有效地控制雙折射非線性MOF中兩種波的強(qiáng)度、中心位置及轉(zhuǎn)化效率。
　　最后，通過計(jì)算，得到了MOF截面結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)產(chǎn)生的兩個(gè)零色散波長(zhǎng)位置的影響規(guī)律；分析得到了單零色散和雙零色散MOF的色散和四波混頻相