高非线性光纤中余弦相位调制对脉冲频谱的压缩

发布时间：2020-05-24 01:15

【摘要】：在光子学中获得高亮度频谱和高分辨率的光源是非常重要的,它在非线性显微镜,超快频谱和高速通信等方面具有广泛的应用。获得高亮度频谱和高分辨率光源的方法是将脉冲进行频谱压缩,并将能量重新分布到更窄的频谱范围中。首先,我们针对具有非线性负啁啾的超高斯脉冲,提出一种双余弦相位调制的方法对其在高非线性光纤中频谱压缩过程进行优化。研究表明,由于初始超高斯脉冲的非线性负啁啾与非线性光纤中自相位调制引起的正啁啾之间的不匹配导致了时间相位的不平坦,从而使得频谱出现分裂和旁瓣,不能够被持续、高效的压缩,因此频谱质量受到限制。通过对超高斯脉冲进行外部的两个余弦相位补偿调制可以延长频谱压缩距离,减少频谱旁瓣的产生,从而优化频谱压缩质量。其中用于相位调制的余弦相位的振幅和频率来自于对超高斯脉冲的非线性相移分析。与此同时,我们还研究不同展宽因子及不同阶数的超高斯脉冲的压缩情况,结果表明,在大范围展宽因子下的频谱压缩质量同样可以得到优化;另外,通过增加余弦相位调制的个数也可以改善频谱的压缩质量。其次,我们将这种余弦相位调制的频谱压缩方法应用到其他形式的脉冲,以具有线性啁啾的高斯型脉冲和双曲正割型脉冲为研究对象,对脉冲的频谱进行压缩。结果表明,通过外部的余弦相位调制,可以使分裂的频谱达到有效的压缩,同时也说明这种余弦相位调制的方法适用于各种脉冲形式,对于更为复杂的脉冲形式,余弦相位调制法也适用。
【图文】：

高非线性光纤中余弦相位调制法对脉冲频谱的压缩生100fs的氩原子激光，将其耦合到保偏单调玻璃光纤中进行频谱压缩冲的特性分别用CCD光谱仪和强度自相关器（AC）测量的频谱及脉冲征。实验表明，光纤的长度一定时，脉冲峰值功率逐渐增加，输出频渐变窄；而对于一定的峰值功率，输出谱宽是随着光纤长度的变化而变度增加，频谱逐渐被展宽。这些结果间接的说明了，频谱变窄是因为啾与脉冲的初始啁啾相互补偿抵消[12]。

这种脉冲频谱压缩技术已经在实验上得以证实[35]。实验装置如图1.2所示，用被动锁模掺铒光纤激光器产生200 fs的类sech2超短脉冲作为种子脉冲源，通过定制的掺铒光纤放大器进行放大，再将放大的脉冲耦合到保偏单模光纤中以产生波长可调的孤子脉冲。输出脉冲通过一个长波通滤光器，只取孤子脉冲。然后使用可变衰减器控制孤子脉冲的功率，最终将衰减的脉冲耦合到梳状色散光纤中。输出脉冲使用光谱分析仪和功率计来观察。实验表明，在1620-1850nm的宽波长范围内，12-15nm的sech2型的光谱被压缩至0.54-0.71nm。观察到的最大压缩因子高达25.9。图 1.2 波长可调谐孤子脉冲光谱压缩的实验装置实验装置[35]1.3 孤子的自频移致频谱压缩1.1小节主要讨论了在光纤中自相位调制可以实现脉冲的频谱压缩
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O437

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本文编号：2678234