软玻璃微结构光纤中四波混频效应理论分析及其应用研究
发布时间：2022-01-15 06:45
四波混频（Four-wave mixing,FWM）是一种产生覆盖紫外至中红外波段可调谐相干激光的重要技术,被广泛应用于生物医学、大气通信、分子光谱学、气体检测以及国防安全等领域。相比于石英光纤,软玻璃光纤在中红外波段具有高透过率和高非线性。软玻璃微结构光纤可以实现对色散、模场面积、非线性以及传输模式的调控,是四波混频效应的理想增益介质。本文主要围绕软玻璃光纤中的FWM效应进行了理论分析与实验研究。数值模拟了碲酸盐光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）中基模注入情况下,以及硫系微结构光纤中矢量模场注入情况下的FWM演变过程。实验研究了布里渊辅助FWM效应产生的多波长激光输出特性。本文主要研究内容如下:一、设计碲酸盐光子晶体光纤,数值分析孔间距、孔直径与孔间距的比值分别对光纤的零色散波长和FWM的相位匹配条件的影响,并且研究了光纤长度（从2 m到10 m）、入射泵浦光功率（从5 W到15 W）、入射信号光功率（从-10 dBm到30 dBm）、信号光波长（从1.26951μm到1.27012μm）和闲频光波长（从1.99800μm到1.99950μm）对信号...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全内反射型光子晶体光纤的扫描电子显微照片
3图 1. 2 光子带隙型光子晶体光纤的扫描电子显微照片[25]Fig 1.2 Scanning electron micrograph of the photonic bandgap PCF[25].1.3 软玻璃微结构光纤最早的微结构光纤（Microstructured optical fiber, MOF）是一种沿轴向排列着空气孔的光纤，其横截面如图 1.3 所示[36]。光子晶体光纤是一种特殊的微结构光纤。现如今，已经发展出不同材料实心孔的微结构光纤。由于常用的石英光纤的透过窗口为 0.38 - 2.3 μm，当传输的光波波长超过 2.3μm 时，传输损耗会急剧增大，即传统的石英光纤很难用于中红外波段，所以软玻璃光纤就成为中红外波段激光传输理想的介质。软玻璃光纤相比于石英光纤，除了在中红外波段具有高透过率，还具有高非线性，只需要较短的光纤长度就可产生明显的非线性效果，因此常被用于中红外波段非线性效应的研究。此外，软玻璃通常被制作成微结构光纤，从而实现对色散、光纤模场面积、非线性以及传输模式的调
图 1. 3 微结构光纤的扫描电子显微照片[36]Fig 1.3 Scanning electron micrograph of the MOF[36].化物光纤物光纤是由多种重金属氟化物构成的掺杂光纤。上世纪 70 年代 Poulain 和 Lucas 在一次实验中偶然发现了主要成分为氟化锆的锆酸盐玻璃[37]，从此便引起了人们对于氟化物材料的广泛研究制造出了各种组分的氟化物玻璃，例如：ZBLAN（ZrF4-BaF2-LAlF3（AlF3-BaF2-SrF2-CaF2-MgF2-YF3）、BIG（BaF2-InF3-GaF2-Z4）、PZG（PbF2-ZnF2-GaF3）、CNBK（CdF2-CdCl2-NaF-BaF2-KBLAN 玻璃因为具有较低的损耗以及较好的损伤阈值，因此被公中最稳定的可用于光纤制造的材料，并被广泛应用于光纤激光BLAN 玻璃可以在 0.2 - 7.0 μm 范围内实现低损耗传输[42]。但是在被拉制成光纤的过程中，容易出现气泡、氧化物、杂质（OHo3+）带来的散射和吸收，而且在长波长范围，还会因为光纤波导
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫系玻璃红外光纤[J]. 张振远,凌根华. 玻璃纤维. 2005(01)
本文编号：3590118
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全内反射型光子晶体光纤的扫描电子显微照片
3图 1. 2 光子带隙型光子晶体光纤的扫描电子显微照片[25]Fig 1.2 Scanning electron micrograph of the photonic bandgap PCF[25].1.3 软玻璃微结构光纤最早的微结构光纤（Microstructured optical fiber, MOF）是一种沿轴向排列着空气孔的光纤，其横截面如图 1.3 所示[36]。光子晶体光纤是一种特殊的微结构光纤。现如今，已经发展出不同材料实心孔的微结构光纤。由于常用的石英光纤的透过窗口为 0.38 - 2.3 μm，当传输的光波波长超过 2.3μm 时，传输损耗会急剧增大，即传统的石英光纤很难用于中红外波段，所以软玻璃光纤就成为中红外波段激光传输理想的介质。软玻璃光纤相比于石英光纤，除了在中红外波段具有高透过率，还具有高非线性，只需要较短的光纤长度就可产生明显的非线性效果，因此常被用于中红外波段非线性效应的研究。此外，软玻璃通常被制作成微结构光纤，从而实现对色散、光纤模场面积、非线性以及传输模式的调
图 1. 3 微结构光纤的扫描电子显微照片[36]Fig 1.3 Scanning electron micrograph of the MOF[36].化物光纤物光纤是由多种重金属氟化物构成的掺杂光纤。上世纪 70 年代 Poulain 和 Lucas 在一次实验中偶然发现了主要成分为氟化锆的锆酸盐玻璃[37]，从此便引起了人们对于氟化物材料的广泛研究制造出了各种组分的氟化物玻璃，例如：ZBLAN（ZrF4-BaF2-LAlF3（AlF3-BaF2-SrF2-CaF2-MgF2-YF3）、BIG（BaF2-InF3-GaF2-Z4）、PZG（PbF2-ZnF2-GaF3）、CNBK（CdF2-CdCl2-NaF-BaF2-KBLAN 玻璃因为具有较低的损耗以及较好的损伤阈值，因此被公中最稳定的可用于光纤制造的材料，并被广泛应用于光纤激光BLAN 玻璃可以在 0.2 - 7.0 μm 范围内实现低损耗传输[42]。但是在被拉制成光纤的过程中，容易出现气泡、氧化物、杂质（OHo3+）带来的散射和吸收，而且在长波长范围，还会因为光纤波导
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫系玻璃红外光纤[J]. 张振远,凌根华. 玻璃纤维. 2005(01)
本文编号：3590118
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3590118.html
