高相干度超连续谱光源的研究

发布时间：2020-06-12 21:52

【摘要】：超连续谱是一种频谱展宽的物理现象,这种物理现象涉及到各种非线性效应和色散效应的影响。光子晶体光纤具有其它非线性介质所没有的特性,如可控的色散特性、无截止频率单模传输和增强的非线性特性,因此被广泛应用于研究产生超连续谱。近年来,基于光子晶体光纤中产生超连续谱的研究受到了广泛关注。在光谱学、计量学、光波通信及脉冲压缩等相关领域,高相干度的超连续谱光源具有广泛的应用前景,因此研究如何进一步优化超连续谱,提高超连续谱相干特性以满足实际应用的需求是十分必要的。本文基于现有的研究基础,对光子晶体光纤中产生高相干度近红外和中红外超连续谱进行了深入讨论,研究如何进一步提高超连续谱的频谱宽度、平坦度及其相干特性。研究内容如下:1、研究了全波段正常色散光子晶体光纤中近红外超连续谱的产生及其相干特性。研究表明,通过优化调制参数可以提高超连续谱的带宽、平坦度和相干特性。当调制深度大于0.3时,超连续谱的相干度急剧下降;随着调制频率的增加,超连续谱的相干性先变好,后变差,当调制频率为24 THz时,超连续谱的相干性最好。当选取调制脉冲的最佳优化参数(调制深度为0.3,调制频率为24 THz)时,获得了10 dB带宽为1305 nm的超连续谱,在展宽的频带范围内,超连续谱的相干度均在0.9以上,表明超连续谱具有良好的相干特性。2、研究了基于光栅对压缩器的近红外超连续谱脉冲压缩技术。研究表明,光栅对特别适合于具有线性啁啾脉冲的压缩。通过选择适当的初始啁啾可使超连续谱脉冲啁啾趋于线性,从而改善了超连续谱脉冲的压缩效果。模拟结果表明:随着初始啁啾的不断增加,压缩脉冲的脉宽不断增加,但脉冲的压缩质量先增加后减小。当初始啁啾为3.5时,脉冲压缩质量最好,此时有最佳初始啁啾3.5。当初始啁啾为3.5,传输距离为5.8 mm时,脉宽为53.6 fs的脉冲通过光栅对后被压缩到9.15 fs,脉冲压缩质量高达95.4%。3、研究了全波段正常色散As_2S_3光子晶体光纤中红外超连续谱的产生及其相干特性。研究表明:泵浦脉冲的脉宽越短越有利于高相干度超连续谱的产生;入射功率越高越不利于高相干度的超连续谱的产生;引入初始啁啾可以改善超连续谱的相干特性。通过优化参数,在最佳初始啁啾为-4、入射峰值功率为100 W、光纤长度为20 cm和脉冲宽度为50 fs时,得到了3 dB带宽为2484 nm的超连续谱,在频谱的展宽范围内,相干度均在0.89以上,表明超连续谱具有良好的相干特性。
【图文】：

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层的有效折射率高，从而使光以全内反射的形式在光纤中传导，其导波方式与全内反射(Total internal reflection)原理相似。现阶段，折射率引导型光纤采用的制作材料通常为石英材料，其结构如图 1.2 所示[52]。接下来将对光子带隙型光子晶体光纤进行介绍，与折射率引导型光纤的导光机制不同，带隙光子晶体光纤通过光子带隙效应限制光波在光纤中的传输。光子带隙光子晶体光纤的结构与折射率引导型光子晶体光纤结构大致相似，也有周期排列的空气孔，但纤芯部分不再是实心，而是空气孔，其结构如图 1.3 所示[52]。图 1.1 光子晶体光纤结构图

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内反射(Total internal reflection)原理相似。现阶段，折射率引导型光纤采用的制作材料通常为石英材料，其结构如图 1.2 所示[52]。接下来将对光子带隙型光子晶体光纤进行介绍，，与折射率引导型光纤的导光机制不同，带隙光子晶体光纤通过光子带隙效应限制光波在光纤中的传输。光子带隙光子晶体光纤的结构与折射率引导型光子晶体光纤结构大致相似，也有周期排列的空气孔，但纤芯部分不再是实心，而是空气孔，其结构如图 1.3 所示[52]。图 1.2 折射率引导型光子晶体光纤结构图
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253

【参考文献】