光子晶体光纤及其产生超连续谱的研究

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超连续谱光源由于其兼备宽频谱和高亮度的特性,使得其在光通信,光谱计量学和生物医学等领域都有着重要的应用。光子晶体光纤能够实现极高的非线性,并能灵活调节色散,成为产生平坦明亮、超宽带光谱的首选材料。研究中一般采用掺镱光纤激光器作为泵浦,该激光器的中心波长在1μm附近,远离光纤零色散波长,高频波段很难产生,被称为“蓝光缺陷”。如何在较低功率下实现覆盖可见光全波段的平坦超连续谱,是国内外相关研究人员专注的目标。本论文对光子晶体光纤特性及其产生超连续谱进行了深入的研究,主要包括以下几个方面:阐述了光脉冲在非线性介质中的传输的相关理论和与超连续谱相关的非线性效应,描述了脉冲在光子晶体光纤中的展宽过程,进而研究分析了光纤结构参数和化学参数以及泵浦条件如泵浦波长,功率和脉宽对光谱展宽的影响,根据模拟结果提出了能够将光谱扩展最大的方法。针对提高光谱的频率上限、克服蓝光缺陷问题,设计制备了色散渐减光子晶体光纤,该光子晶体光纤不仅有较大的耦合效率,而且能使色散和非线性系数根据需要而随着光纤外径的减小而做相应变化,使光谱短波极限扩展至406.1nm,蓝光部分406.1-671.8nm平坦度约为10dB,充分显示的色散渐减光纤在扩展光谱方面的潜力。深入研究了在多种光子晶体光纤中产生超连续谱。对比分析了脉冲在不同纤芯直径的光子晶体光纤中的展宽结果,进而对4芯和3芯光子晶体光纤进行实验并在3芯光子晶体光纤得到较为平坦的明亮光谱。
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