光子晶体光纤中超连续谱产生系统的研究

发布时间：2017-04-03 22:04

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【摘要】：超连续谱是指光脉冲在光纤中传输时,由于光纤非线性效应的作用,导致输出频谱得到极大展宽,产生了很多新的频率成分。超连续谱这一概念被提出至今,随着人们对超连续谱的产生机制以及光谱特点的认识越来越深入,其在其他领域的应用也越来越广泛,这又更加推动着人们研究使用更新的光学手段来产生特性更加优秀的超连续谱。这其中,光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber, PCF)因其优秀的结构特性、高非线性、可控的色散特性决定了其是产生超连续谱的优秀介质。近年来基于光子晶体光纤的超连续谱产生的相关研究有了长足的进展。本文基于超连续谱的3dB带宽,分析研究了输出超连续谱的平坦度以及宽度受脉冲参数的影响。本文通过分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔,模拟了光脉冲在光子晶体光纤中的演变过程,并且分别分析了光纤参数和脉冲参数对输出超连续谱的影响。本文的主要工作：一：介绍了本文的研究背景和现状,包括超连续谱及其应用,光子晶体光纤的概念、分类、特性以及常用的分析方法。二：详细分析超连续谱的产生机制以及光脉冲演变的数值求解方法。三：光子晶体光纤的结构设计及光纤参数对产生超连续谱的影响,设计了用于产生超连续谱的高非线性光子晶体光纤。四：通过模拟脉冲演变的过程,分析了脉冲参数(包括脉冲峰值功率,脉冲形状,初始啁啾等)对产生超连续谱的影响,从脉冲特性方面为改善超连续谱产生的系统性能提供了指导。
【关键词】：光子晶体光纤 超连续谱 非线性薛定谔方程 脉冲峰值功率 脉冲初始啁啾 非线性系数
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-14
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究现状12-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 2 光子晶体光纤简介以及特性分析14-21
• 2.1 光子晶体光纤14-15
• 2.1.1 全内反射光子晶体光纤14
• 2.1.2 光子带隙光子晶体光纤14-15
• 2.2 光子晶体光纤特性分析15-19
• 2.2.1 无截止频率15-16
• 2.2.2 可控的色散特性16-17
• 2.2.3 可控的有效模面积17-18
• 2.2.4 高非线性系数18-19
• 2.3 光子晶体光纤的分析方法19-21
• 2.3.1 光束传输法19-20
• 2.3.2 平面波展开法20
• 2.3.3 有限元法20-21
• 3 超连续谱及其产生机制21-27
• 3.1 光纤的非线性效应21-24
• 3.1.1 非线性折射率22
• 3.1.2 自相位调制22-23
• 3.1.3 交叉相位调制23
• 3.1.4 四波混频23-24
• 3.1.5 受激拉曼散射与光孤子24
• 3.2 广义非线性薛定谔方程24-25
• 3.3 分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程25-27
• 4 光子晶体光纤结构模拟及其参数对超连续谱的影响27-43
• 4.1 包层半径对光纤参数的影响27-31
• 4.2 高非线性光子晶体光纤包层中空气孔数量对光纤参数的影响31-34
• 4.3 高非线性光子晶体光纤参数确定34-35
• 4.4 光纤参数对产生超连续谱的影响35-42
• 4.4.1 光纤非线性系数对超连续谱的影响35-37
• 4.4.2 光纤色散对超连续谱的影响37-39
• 4.4.3 光纤长度对超连续谱的影响39-42
• 4.5 本章总结42-43
• 5 脉冲参数对超连续谱的影响43-50
• 5.1 脉冲峰值功率对产生超连续谱的影响43-45
• 5.2 脉冲波形对产生超连续谱的影响45-47
• 5.3 初始啁啾对产生超连续谱的影响47-49
• 5.4 本章总结49-50
• 6 结论与展望50-52
• 6.1 结论50
• 6.2 展望50-52
• 参考文献52-55
• 作者简历55-57
• 学位论文数据集57

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本文编号：285029