超短激光脈沖與光子晶體光纖非線性相互作用的研究.pdf

1、光子晶體光纖是近年來(lái)出現(xiàn)的由空氣孔構(gòu)成微結(jié)構(gòu)包層的一種新型光纖。這種特殊的微結(jié)構(gòu)包層設(shè)計(jì)使得光子晶體光纖與常規(guī)光纖相比具有許多不同尋常的光學(xué)特性。比如:無(wú)截止單模傳輸特性、靈活可控的色散特性、增強(qiáng)的非線性特性等。這些特性使得光子晶體光纖成為研究超短激光脈沖與光纖非線性相互作用的優(yōu)良介質(zhì),并使其在超連續(xù)譜光源、相干層析成像、脈沖壓縮、生物傳感、孤子開(kāi)關(guān)、光通信等領(lǐng)域獲得了成功的應(yīng)用。因此,研究超短激光脈沖與光子晶體光纖的非線性相互作用,具

2、有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文對(duì)超短脈沖與光子晶體光纖非線性相互作用進(jìn)行了一系列的研究。主要的研究成果如下:
　　(1)研究了全波段正常色散光子晶體光纖中的高相干度超連續(xù)譜的產(chǎn)生及超連續(xù)譜脈沖的壓縮。研究表明,色散效應(yīng)越弱,越有利于高相干度超連續(xù)譜的產(chǎn)生;在色散效應(yīng)較小處抽運(yùn)時(shí),獲得了帶寬為587nm、平坦度小于7dB的高相干度的超連續(xù)譜;超連續(xù)譜的相干性越高越有利于脈沖壓縮,采用光柵對(duì)壓縮器對(duì)高相干度超連續(xù)譜

3、脈沖進(jìn)行壓縮,獲得了脈寬為8.4fs、壓縮質(zhì)量因子為88.88％的超短光脈沖。因此,抑止色散效應(yīng),利用自相位調(diào)制可獲得高相干度的超連續(xù)譜及高質(zhì)量的脈沖壓縮。
　　(2)研究了負(fù)啁啾拋物線脈沖在全波段正常色散光子晶體光纖中的非線性傳輸和近傅立葉變換極限的壓縮譜的產(chǎn)生。研究表明:光纖群速度色散越弱,自相位調(diào)制效應(yīng)越占主導(dǎo)地位,越有利于高質(zhì)量的近傅立葉變換極限的壓縮譜的產(chǎn)生,其產(chǎn)生機(jī)理為負(fù)啁啾與自相位調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生的正啁啾之間的精確平衡。

4、此外,脈寬越長(zhǎng)越有利于獲得近傅立葉變換極限的壓縮譜。采用脈寬為500fs的高負(fù)啁啾的拋物線脈沖泵浦全波段正常色散光子晶體光纖,在最佳壓縮距離cmZC=4處,可獲得譜寬小于4nm,最大壓縮比可超過(guò)32的近傅立葉變換極限的壓縮譜。
　　(3)研究了雙零色散點(diǎn)光子晶體光纖中拉曼孤子的紅移輻射現(xiàn)象及其產(chǎn)生機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn):采用雙脈沖進(jìn)行泵浦,并使其產(chǎn)生脈沖俘獲效應(yīng)時(shí),拉曼孤子的紅移輻射的強(qiáng)度明顯要比采用同條件下單脈沖泵浦的紅移輻射的強(qiáng)度增強(qiáng)

5、很多。進(jìn)一步研究表明:紅移輻射的增強(qiáng)機(jī)理是拉曼孤子受脈沖俘獲效應(yīng)和高階色散效應(yīng)的影響而將能量轉(zhuǎn)移到紅移輻射成分中。
　　(4)研究了單、雙脈沖在雙芯光子晶體光纖中的非線性傳輸和孤子開(kāi)關(guān)現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明:當(dāng)單脈沖泵浦且入射峰值功率較低時(shí),孤子開(kāi)關(guān)現(xiàn)象穩(wěn)定,而且開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換效率高;當(dāng)泵浦激光的入射峰值功率較大時(shí),孤子發(fā)生了明顯的分裂現(xiàn)象,產(chǎn)生了多個(gè)頻率成分,孤子開(kāi)關(guān)現(xiàn)象逐漸消失。研究表明:當(dāng)兩芯間入射峰值功率相差較大時(shí),仍然存在孤子開(kāi)