艾里脉冲在光子晶体光纤中的传输特性研究

发布时间：2020-05-25 19:30

【摘要】：最近,一种被称为艾里脉冲的新型光学脉冲进入了光学研究者们的视线。它能能够在传输的时候恢复自己的主瓣峰值能量,这意味着它相比于普通光脉冲能够在空间中传输相当长的距离而无需去人为地为其中继补充能量。同时,它在光学介质中能够有效地抵抗色散效应对其造成脉冲波形展宽,在光传输中有着莫大的优势。另外它还有在传输过程中,群速度自主增加导致传输轨迹弯曲的新奇特性。由于这些与众不同的脉冲特性,艾里脉冲成为了光学研究的一个热门。基于此,本文对艾里脉冲在两种光子晶体光纤中的传输特性展开了研究。首先,我们通过理论解析和数值分析的方式研究了艾里脉冲在液芯光子晶体光纤中的传输动态,该种光纤是一种非瞬时响应的介质。在该介质的德拜模型影响下,与加速型艾里脉冲和普通高斯脉冲不同,减速型艾里脉冲在较弱和正常的非瞬时响应下能够演化成一个独立稳定的孤子。因此,可以通过时域整形来利用艾里脉冲控制孤子的产生。这一效果严格依赖于时间响应系数,并能够用来作为测量德拜型响应函数的一个方法。对于非瞬时响应极高的情况,我们在理论分析中得到艾里脉冲仍然能够变换成一个减速的艾里波包,并在后面的数值分析中得到验证。然后,我们数值研究了带有初始啁啾的艾里脉冲在有两个零色散波长的光子晶体光纤中产生的超连续谱。发现初始啁啾会让艾里脉冲的初始频谱变成类似其时域波形的艾里图案,并造成了该频谱的展宽。在研究中,我们对比了减速型与加速型艾里脉冲所产生的超连续谱受不同正负啁啾的影响,最终得出结论:使用减速型艾里脉冲并引入适当的正啁啾能够更有效率地产生饱和宽度更大的超连续谱。另外,研究中还考虑了艾里脉冲的截止系数不同,会让啁啾对超连续谱的影响产生什么变化。
【图文】：

装置图,光调制器,利用空间,装置图

图 1.1 利用空间光调制器产生艾里光束装置图光器发射的激光经过扩束镜扩束和平面、分束镜调整光路入射，被调制器内部的呈立方相位分布相位膜片所调制后再反射出镜的傅里叶变换后，在该透镜的焦距 f 处即可获得有限能量艾物镜放大所获的艾里光束，可用相机观察其能量分布的详细结掉物镜，移动相机来观察艾里光束传输不同距离后的光场变化自聚焦的特性。这种最早期的生产方法得到的艾里光其功率会器的损伤阈值，仅适合用于最基本的光束特性观察而难以进行艾里光束的研究逐渐热门，产生艾里光束的方法经过改良和优。其中大多是选择了对最初限制较大的液晶空间光调制器进行的光栅[9]或连续相位板[10]。作为性能更好的调制器，许多特殊二次非线性光子晶体[11]、高分子分散液晶[12]、声光晶体[13]。

自加速,脉冲形状

的来选择最适合的生产方法。原则上说尽可能让生产成本降低，并保持输出光的功率大、衍射小是艾里光生产方法的发展趋势。1.1.3 艾里脉冲的特性作为艾里光束在时间域的另一种表现形式，，艾里脉冲有着和艾里光束同样的特性，艾里光束原本的无衍射、自弯曲特性在时间域中对应为艾里脉冲的无色散、自加速（减速）特性，自愈合特性则不变。所谓无色散特性，指的是无限能量艾里脉冲在光学介质中不会随着传输时间增加而受到色散的影响而展宽，由于实际应用的艾里脉冲和艾里光束一样是有限能量的，并不是完全无色散，但是相比普通的高斯脉冲，艾里脉冲能传输相当长的时间而保持峰值能量在较高的数值。艾里光束在空间传输的轨迹自弯曲现象在光学介质中则表现为艾里脉冲随着传输时间增加群速度逐渐增加或降低，艾里脉冲的自加速（减速）特性取决于生产该脉冲时，用于调制高斯脉冲的相位膜片的正负。艾里脉冲的脉冲形状如下图所示：
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253

【参考文献】