论文部分内容阅读
飞秒脉冲在物理学、生物学、化学、光通讯等领域中得到了广泛应用,在快速化学反应动力学研究、高分辨医学诊断、生物活体检测及超精细微加工等方面都有其独特的优点。本文主要提出了两种利用新型长周期光纤光栅,其中包括基于三包层少模光纤的宽带长周期光纤光栅和基于多模光纤的变周期啁啾长周期光纤光栅(MMF-CLPFG),作为模式转换器用于飞秒脉冲传输应用。本文提出的三包层少模光纤基于一种特殊多层结构,其在800nm波段,LP02模的色散达-499.06ps/km?nm,模场面积达124μm2。利用其相位匹配曲线中拐点附近相应周期刻蚀光纤的设计方法,从理论上设计了基于三包层少模光纤的新型宽带长周期光纤光栅(800nm波段,LP01-LP02的转换效率最高处可达-42.56dB,-10dB带宽达到25nm)。对100fs,100kW峰值功率脉冲经过模式转换后以LP02模在三包层少模光纤中传输情况作了数值模拟。结果显示在三包层少模光纤中非线性效应不再主导影响飞秒脉冲传输。SPM致频谱展宽,多峰结构以及自陡效应(Self-Steepening)致频谱不对称冲击沿受到明显的抑制。本文还对多模光纤的模式特性做了详细的理论分析。找到了基于多模光纤的长周期光纤光栅的最佳耦合长度。提出变周期啁啾的设计方法,数值计算显示可以通过改变啁啾参量控制MMF-CLPFG的传输谱并设计了用于模式转换的新型宽带MMF-CLPFG(1550nm波段,LP01-LP02最高转换效率达到-20dB, -10dB带宽达到将近60nm)。研究了MMF-CLPFG的色散和引入预啁啾的机理。数值模拟了75fs,18kW峰值功率的飞秒脉冲经过MMF-CLPFG的预啁啾和模式转换后以LP02模在多模光纤中传输的情况。结果显示脉冲在传输过程中经历SPM累积的非线性效应被限制,频谱畸变减小;预啁啾使脉冲被压缩窄化,非线性频率啁啾也被显著地抵消。