【摘 要】
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超短脉冲动力学在光子学技术应用中扮演着重要的角色,例如高阶孤子分裂、共振辐射和超连续谱的产生等。基于孤子色散波动力学的光纤光学视界的模拟引起了学者们的研究兴趣。当强度不同的两束脉冲共同传输于光纤中并发生碰撞时,强脉冲感应的折射率变化将影响探测脉冲的运动轨迹,探测脉冲被反射并经历波长转换。这种光纤中由双脉冲碰撞引起的频率转换可以理解为四波混频行为。当新频率分量与高阶孤子分裂辐射出的色散波在时域上重叠
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超短脉冲动力学在光子学技术应用中扮演着重要的角色,例如高阶孤子分裂、共振辐射和超连续谱的产生等。基于孤子色散波动力学的光纤光学视界的模拟引起了学者们的研究兴趣。当强度不同的两束脉冲共同传输于光纤中并发生碰撞时,强脉冲感应的折射率变化将影响探测脉冲的运动轨迹,探测脉冲被反射并经历波长转换。这种光纤中由双脉冲碰撞引起的频率转换可以理解为四波混频行为。当新频率分量与高阶孤子分裂辐射出的色散波在时域上重叠时,自相位调制和群速度色散共同作用下产生的线性扫频将在重叠区域形成超短脉冲串与暗孤子序列。当新频率分量与色散波在频域上重叠时,有着固定相位的频率间因干涉而形成了包含窄带源的准离散超连续谱。光学视界处的频率转换对脉冲能量的重新分布以及超连续谱的进一步拓宽有着重要意义。本论文基于广义非线性薛定谔方程,在光子晶体光纤中对光学视界模拟中准离散超连续谱的生成进行了数值模拟与分析,主要成果包括:(1)介绍光纤中脉冲传输遵循的广义非线性薛定谔方程和求解传输方程的分步傅里叶算法。结合交叉相关频率分辨光学开关技术研究了脉冲经历色散和非线性效应时的传输特性。数值模拟并分析了光纤中光学视界的产生和准离散超连续谱的生成过程。(2)研究了不同探测波波长下脉冲输出的时频图,分析了探测波波长对光学视界模拟下生成的超短脉冲序列和暗孤子序列时间宽度的影响。实验结果表明,调节探测脉冲波长从1174nm-1250nm,能够获得0.05ps-0.11ps可调谐的超短脉冲序列。(3)研究了不同时延下准离散超连续谱的产生和光学视界处频率转换效率的特性。脉冲间相对时延的大小是影响光学视界发生的因素之一,当时延差控制在-1.3ps~0.2ps内,两束脉冲才能够发生碰撞并产生频率转换。调节时延,光学视界处发生的波长转换能够拓宽超连续谱的谱宽。此外,相对时延的改变也将影响探测波向闲频波的能量转移效率。探测波长为1210nm时,在合适的时延处能量转移效率有最大值为89%,除此以外能量转移效率均有所下降。最后我们研究了特定时延下不同探测波波长对输出频谱谱宽的影响。实验结果表明,调节探测波长从1250nm减小到1210nm,其输出超连续谱从1388nm拓宽至1427nm。
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