光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的機制及控制研究.pdf

1、超連續(xù)譜產(chǎn)生現(xiàn)象是指超短脈沖在介質(zhì)中傳輸時由于介質(zhì)的非線性效應導致脈沖的光譜被極大地加寬。它在高速光通信領(lǐng)域有廣泛的應用。而光子晶體光纖具有豐富的非線性效應，是產(chǎn)生和控制超連續(xù)譜的一種非常有效的方法，所以光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生成為近幾年光纖通信領(lǐng)域的一個研究熱點。本文研究光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的機制及控制方法，取得了如下主要成果： 光子晶體光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生機制非常復雜，數(shù)值模擬是重要的分析手段?；诠庾泳w光纖中光脈

2、沖傳輸?shù)姆蔷€性薛定諤方程開發(fā)了能模擬超連續(xù)譜產(chǎn)生的計算機程序，并利用該程序?qū)庾泳w光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生機制進行了詳細分析，發(fā)現(xiàn)光子晶體光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生過程可大致分成初始緩慢展寬、快速展寬和飽和三個階段。在傳輸?shù)某跏茧A段，頻譜展寬主要是自相位調(diào)制的作用，高階效應對超連續(xù)譜形成的影響都很?。浑S著傳輸距離的增大，高階效應對超連續(xù)譜產(chǎn)生重要影響，其中高階色散效應導致頻譜中藍移分量的形成和超連續(xù)譜的不對稱性，受激拉曼散射導致孤子自頻移，使頻

3、譜中心轉(zhuǎn)移到紅外區(qū)域，從而導致頻譜中斯托克斯分量的形成。 常規(guī)的超連續(xù)譜產(chǎn)生利用超短脈沖注入，提出利用光子晶體光纖中的調(diào)制不穩(wěn)定性產(chǎn)生超連續(xù)譜的新方法，這種方法使利用長脈沖注入也能產(chǎn)生超連續(xù)。采用數(shù)值模擬論證了這種方法并分析了其機制。結(jié)果表明：采用準連續(xù)波作為入射脈沖，被微擾的初始脈沖在傳輸過程中表現(xiàn)出了調(diào)制不穩(wěn)定性，使初始脈沖產(chǎn)生分裂成超短脈沖串，脈沖頻譜毛刺由于調(diào)制不穩(wěn)定性迅速展寬，并且隨著傳輸距離的增大，頻譜出現(xiàn)旁瓣，最終

4、被極大展寬形成超連續(xù)譜。 最后，利用數(shù)值方法研究了反常色散情形下光子晶體光纖中脈沖初始啁啾對超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響，探討了利用脈沖啁啾控制超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法。結(jié)果表明，正、負啁啾均使譜展寬的速率變小，尤其是負啁啾情形，展寬速率更小，說明啁啾對譜展寬是不利的。此外，在一定的初始功率下，光譜展寬存在一個最佳光纖長度，在這個長度處，光譜展寬最大，進一步增加光纖長度，譜寬基本保持不變。相對于變換極限脈沖來說，初始正、負啁啾脈沖對應的最佳光纖