高非线性光子晶体光纤的制备及特性研究

发布时间：2022-12-07 22:07

　　光子晶体光纤具备很多奇特的性质,如无截止单模特性、高双折射、大模场面积、色散可调特性、高非线性等,广泛应用于光纤传感、光通信、光纤激光器领域。色散特性和高非线性特性是光子晶体光纤研究的两个重要方向。本文从理论和实验上分别对光纤的非线性特性进行了研究,主要研究内容如下:在PCF的非线性理论基础上,推导出激光脉冲在光纤中传输的分步傅里叶方法求解非线性传输方程,数值模拟飞秒激光脉冲在PCF中的传输光谱,研究光纤的色散与非线性效应（群速度色散、自相位调制、交叉相位调制、四波混频、孤子、受激拉曼散射等）分析各种参数对输出光谱的影响,为非线性光谱实验研究提供了理论依据。研究光子晶体光纤的制备工艺,依据理论仿真设计的光纤结构制备出具有优良特性的光纤。运用有限元法对实验所用光纤进行理论模拟,得知该光纤具备高非线性、双零色散的特性。Ti宝石激光器的飞秒激光脉冲入射该高非线性PCF,进行非线性光谱实验,得到高效宽带色散波,转换效率极高,谱带稳定而平滑,不仅获得高效宽带蓝移色散波,还获得了长波段正常色散区的宽带红移色散波。近红外波段的红移色散波与孤子波相连,形成超连续谱,带宽达到628nm,获得带宽309n... 

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 光子晶体光纤概述
        1.2.1 光子晶体光纤的分类
        1.2.2 折射率引导型光子晶体光纤的特性
    1.3 PCF非线性研究现状
        1.3.1 基于PCF色散波效应的频率转换
        1.3.2 全正色散超平坦连续光谱研究进展
    1.4 本文主要研究内容
第2章 PCF非线性理论基础
    2.1 引言
    2.2 超短脉冲在PCF中的非线性传输方程
    2.3 PCF的群速度色散和各种非线性效应
        2.3.1 群速度色散
        2.3.2 自相位调制
        2.3.3 交叉相位调制
        2.3.4 四波混频
        2.3.5 孤子
        2.3.6 受激拉曼散射
    2.4 求解非线性薛定谔方程的自适应分步傅里叶法
    2.5 超短激光脉冲再PCF中传输的数值模拟与结果分析
        2.5.1 PCF各项参数计算
        2.5.2 超连续谱与各参数之间关系的数值模拟
    2.6 本章小结
第3章 光子晶体光纤制备技术
    3.1 引言
    3.2 预制棒的制备工艺
    3.3 PCF拉制方法
    3.4 本论文PCF的制备过程
        3.4.1 石英预制棒二维分布的实现
        3.4.2 PCF内空气孔之间石英壁受力分析及形变控制
        3.4.3 PCF温度场分布理论及拉制参数控制技术
    3.5 所制备光纤的传输特性测试
    3.6 本章小结
第4章 双零色散高非线性PCF中高效宽带色散波的研究
    4.1 引言
    4.2 理论基础与计算
        4.2.1 PCF的色散特性
        4.2.2 PCF 的有效模场面积和非线性系数
        4.2.3 PCF 的色散波和相位匹配理论
    4.3 实验系统
    4.4 实验结果分析
        4.4.1 不同功率下的宽带蓝移和红移色散波
        4.4.2 宽带蓝移和红移色散波
        4.4.3 高效频率转换
        4.4.4 偏振方向对色散波的影响
    4.5 本章小结
第5章 全正色散高非线性PCF超平坦连续光谱研究
    5.1 引言
    5.2 数值模拟与分析
    5.3 实验系统
    5.4 超连续谱的产生
        5.4.1 不同功率下的超平坦光谱
        5.4.2 不同波长下的超平坦光谱
        5.4.3 全正色散PCF产生的超连续谱优势特点
    5.5 本章小结
结论
参考文献
硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介



本文编号：3712950