微結(jié)構(gòu)光纖中的布里淵和拉曼散射效應(yīng)研究.pdf

1、微結(jié)構(gòu)光纖(Microstructuredfiber),又稱光子晶體光纖(Photoniccrystalfiber,PCF),作為一種二維光子晶體,在對(duì)光的操控能力方面有著傳統(tǒng)光纖無可比擬的優(yōu)勢(shì),因此自誕生以來,就一直吸引著人們的注意力。其可設(shè)計(jì)的光纖結(jié)構(gòu)使得微結(jié)構(gòu)光纖在非線性效應(yīng)方面有著獨(dú)特的特點(diǎn),尤其是受激布里淵散射和受激拉曼散射。不同的微結(jié)構(gòu)包層對(duì)這兩種非線性效應(yīng)的影響很大,與傳統(tǒng)光纖相比,會(huì)出現(xiàn)一些全新的現(xiàn)象；通過設(shè)計(jì)光纖結(jié)構(gòu)可

2、以使非線性效應(yīng)得到抑制或者增強(qiáng),大大擴(kuò)展了微結(jié)構(gòu)光纖中這兩種非線性效應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 本論文的選題來源于國(guó)家973項(xiàng)目“基于微結(jié)構(gòu)光纖的新型功能器件、異質(zhì)兼容結(jié)構(gòu)與光電子集成”(2010CB327605),天津市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“新型多功能集成光子晶體光纖Raman放大器”(06YFJZJC00300)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于光子帶隙光纖的可調(diào)諧光電子器件”(50802044),以微結(jié)構(gòu)光纖中的受激布里淵散射和受激拉

3、曼散射效應(yīng)作為研究重點(diǎn),進(jìn)行了相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。完成的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1.研究了幾種常見的微結(jié)構(gòu)光纖中受激布里淵散射的理論計(jì)算方法,并應(yīng)用一種簡(jiǎn)單有效的分析方法計(jì)算了兩種折射率引導(dǎo)型微結(jié)構(gòu)光纖中聲波模式的分布情況,進(jìn)而計(jì)算出了相應(yīng)的布里淵增益譜。
　　 2.搭建了一套基于泵浦探測(cè)技術(shù)的測(cè)量光纖中布里淵散射譜的全光纖實(shí)驗(yàn)裝置。利用此裝置測(cè)量了上述兩種微結(jié)構(gòu)光纖的布里淵散射特性,并和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比

4、較。
　　 3.利用上述理論和實(shí)驗(yàn)分析方法分析了一段全固光子帶隙型微結(jié)構(gòu)光纖。對(duì)于纖芯中的布里淵散射特性,我們分別通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證,兩者吻合較好。并對(duì)該光纖包層高折射率柱陣列的布里淵增益特性進(jìn)行了分析和討論。
　　 4.在對(duì)一段70m色散平坦高非線性光子晶體光纖中受激布里淵散射效應(yīng)進(jìn)行深入實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,開展了其在光速減慢和多波長(zhǎng)光纖激光器中的應(yīng)用研究。在小信號(hào)布里淵增益為33dB時(shí),實(shí)現(xiàn)了30ns的信

5、號(hào)延遲,其延遲效率是普通單模光纖的13.7倍。同樣利用此光纖,我們成功搭建了一個(gè)環(huán)形腔布里淵摻鉺多波長(zhǎng)光纖激光器,并實(shí)現(xiàn)了在11nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)可調(diào)諧的5波長(zhǎng)激光輸出。
　　 5.實(shí)驗(yàn)研究了微結(jié)構(gòu)光纖作為增益介質(zhì)的拉曼光纖放大器。在對(duì)不同泵浦方式的放大器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和深入分析的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)前向泵浦和后向泵浦的光子晶體光纖拉曼放大器具有增益譜錯(cuò)位互補(bǔ)特性。基于此特性,提出并成功實(shí)現(xiàn)了不用增益平坦濾波器的高性能、增益平坦的雙程光子晶體