高相干度超连续谱的产生和脉冲压缩的研究

为了研究全波段正常色散光子晶体光纤中高相干度超连续谱的产生及其脉冲压缩,采用分步傅里叶法数值模拟了超短光脉冲在全波段正常色散光子晶体光纤中的非线性传输和超连续谱的产生;利用1阶相干因子分析了抽运波长和入射峰值功率对超连续谱相干特性的影响。结果表明,色散效应越弱,越有利于高相干度超连续谱的产生;在色散效应较小处抽运时,获得了带宽为587nm、平坦度小于7dB的高相干度的超连续谱;超连续谱的相干性越高,越有利于脉冲压缩,采用光栅对压缩器对高相干度超连续谱脉冲进行压缩,获得了8.4fs、压缩质量因子为88.88%的超短光脉冲。因此,抑止色散效应,利用自相位调制可获得高相干度的超连续谱及高质量的脉冲压缩。     

光子晶体光纤反常色散区超连续谱产生机理研究

用实验和数值模拟两种方法研究了在反常色散区抽运光子品体光纤(PCF)中飞秒激光脉冲的传输特性和超连续谱的产生机理,给出了抽运脉冲在不同功率情况下输出光谱展宽并形成超连续谱的实际测镀及理论模拟结果.研究表明:在反常色散区抽运时,光谱展宽的初期以自相位调制为主,随后根据抽运功率的不同,孤子自频移、高阶光孤子的裂变和叫波混频效应会逐渐增强,进而成为光谱展宽的主要原因;初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.     

反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱

为了研究反常色散区抽运光子晶体光纤产生的超连续谱,采用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤反常色散区中的非线性传输和超连续谱产生.结果表明,初始激光脉冲的峰值功率和脉冲初始啁啾对光子晶体光纤反常色散区产生超连续谱形状和带宽是有影响的.这些结论给光子晶体光纤中产生超连续谱提供了参考.     

利用色散平坦渐减PCF产生宽带超连续谱

结合光子晶体光纤(PCF)和拉锥的优点设计了一种色散平坦渐减PCF,用于在通信波段产生宽带超连续谱,并对该光纤中超连续谱的产生进行了详细的研究.结果表明:经过合理设计的PCF可以同时具有色散平坦和色散渐减的特性,并且其色散曲线沿光纤长度由反常色散区逐渐移动到正常色散区.这样的色散特性适合于产生宽带平坦的超连续谱.超连续谱形成的过程中以自相位调制效应为主,高阶非线性效应也起一定的作用,其中以拉曼散射效应的影响更为显著.另外,拉锥长度、光纤色散参量的渐减方式以及抽运脉冲的有效峰值功率和宽度对平坦超连续谱的产生均有着重要的影响.     

窄线宽光纤振荡器输出近红外宽带超连续谱激光

超连续谱光源因同时具有普通光源（自发辐射光）的宽光谱特性和单色激光的高空间相干性、 高亮度等特征被广泛应用于光谱学、生物医学、环境科学以及光电对抗等领域。在多种非线性效应（调制不稳定性、自相位调制、交叉相位调制、四波混频、孤子自频移和受激拉曼散射等）和色散的综合影响下,入射到非线性介质中的激光光谱会得到极大展宽。根据这一机理,通常利用脉冲激光注入光纤放大器或者光子晶体光纤产生超连续谱。但是,光纤放大器产生超连续谱的功率阈值较高且输出光谱平坦度相对较差;而光子晶体光纤的切割和熔接也给后者的实现带来了挑战。     

大模场光子晶体光纤中超连续谱的产生与控制

探索利用大模场光子晶体光纤产生大功率、高光束质量的超连续谱。采用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNLSE), 模拟了光脉冲在大模场光子晶体光纤中非线性传输和超连续谱的产生过程。着重分析了光子晶体光纤长度和抽运脉冲的峰值功率、啁啾等对超连续谱产生的影响, 讨论了大模场光子晶体光纤中光谱的非线性展宽机制。发现可将超连续谱产生过程分为初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段。合理选择光纤长度, 使产生的超连续谱处于剧烈展宽阶段时输出, 既能够得到较宽的光谱, 又能够保证较高的效率。抽运峰值功率对超连续谱的产生有重要影响, 当输入功率较小时, 脉冲的频谱成对称展宽, 仅有自相位调制(SPM)效应起作用, 其他高阶效应的影响都很弱。随着脉冲功率的增加, 频谱短波方向变化较小, 光谱向长波方向展宽。同时, 脉冲时域出现振荡调制, 振荡的起因与光波分裂现象有关。抽运光初始啁啾对超连续谱的产生也有重要影响。当啁啾为正时, 啁啾量的大小对产生超连续谱的影响较小, 蓝移方向基本没有影响, 而红移部分能量随着啁啾量的增大向长波方向转移, 超连续谱总的宽度变化较小; 当啁啾为负且满足一定条件时, 其中的非线性作用得到增强, 有利于光谱展宽。     

基于光子晶体光纤高质量超连续谱的优化设计

采用分布傅里叶方法模拟了光子晶体光纤超连续谱的产生,分析了超连续谱的产生机理与不同光子晶体光纤超连续谱的特点,分析结果表明,在正常色散区可以获得高质量超连续谱.优化光子晶体光纤结构,利用脉宽为100 fs、峰值功率为500 W的高斯脉冲通过10 m长的优化光子晶体光纤,在1 550 nm波段获得了宽度为210 nm、平坦度为3 dB的超连续谱.     

光子晶体光纤中超连续谱的形成及其影响因素

介绍了在光子晶体光纤(PCF)中产生超连续谱(SC)的发展现状及应用背景,从广义非线性薛定谔方程入手,讨论了超连续谱的形成机理.并从光子晶体光纤色散特性、脉冲参数等方面探讨了对超连续谱形成的影响,从而可以控制超连续谱的形成.     

全光纤双波长泵浦产生超连续谱的仿真研究

文中研究了全光纤结构双波长泵浦光子晶体光纤超连续谱的形成过程和基本理论。在分析了全光纤结构双波长泵浦实验方案的理论模型的基础上,依据模型采用自适应分步傅里叶法求解广义非线性薛定谔方程,相继仿真实现了双波长泵浦源的建立以及超连续谱的形成。仿真结果与文献的实验观察相吻合。由仿真结果分析表明:正是由于交叉相位调制主导下孤子自频移和孤子诱捕效应的共同作用,促使超连续谱向短波方向延伸至可见光波段,为双波长泵浦产生超连续谱光源提供理论支持。     

色散平坦渐减光纤产生平坦超连续谱的数值研究

通过数值计算，对色散平坦渐减光纤(DFDF)产生平坦超连续谱(SC)进行了研究。结果表明，该光纤中抽运脉冲峰值功率对超连续谱的形成有着重要的影响，超连续谱的产生存在阈值功率，抽运脉冲峰值功率由阈值逐步增大，超连续谱随之愈宽，平坦度愈好，但增大到一定值时，超连续谱的平坦度会开始劣化，综合考虑各因素找到了产生平坦超连续谱的最佳功率；四阶和五阶群速度色散(GVD)是该种光纤产生平坦超连续谱的决定因素，三阶及五阶以上群速度色散的作用可以忽略；进一步研究发现，超连续谱频谱展宽的机理主要来自脉冲的自相位调制效应，自变陡、受激拉曼散射等高阶非线性效应对平坦超连续谱的产生没有显著影响，在计算的时候完全可以忽略。     

Spectrally Sliced Pulse Source Based on Supercontinuum Generation in Dispersion-Flattened Photonic Crystal Fiber

Designed is dispersion-flattened photonic crystal fiber（PCF） with small normal dispersion for generating flat wideband supercontinuum （SC）, and demonstrated is spectrally sliced pulse source which utilizes supereontinuum generated in dispersion-flattened photonic crystal fiber. The results show that the fiber characterized by flattened dispersion with small normal dispersion is suitable for flat wideband supercontinuum generation. In the process of spectral broadening, self-phase modulation plays a dominant role. By filtering the supercontinuum, multi-wavelength pulses can be obtained over a wide spectral range.     

飞秒激光产生7.45 W超连续光谱实验

分别分析了不同空气填充率光子晶体光纤与普通单模光纤熔接过程中损耗的来源和制约机制,实验研究了熔接参数对熔接效果的影响,包括熔接损耗随放电电流、放电时间和放电功率变化的情况。通过优化调整熔接参数,对高空气填充率和低空气填充率的两种光子晶体光纤都实现了低损耗熔接,熔接损耗为0.22 dB。并利用掺镱大模场面积光子晶体光纤飞秒激光放大器作为抽运源,在抽运功率为14.7 W时,实验得到了7.45 W的高功率超连续光谱输出,光谱覆盖范围650～1 750 nm。     

1.55-μm supercontinuum based on dispersion-flattened photonic crystal fiber

A dispersion-flattened photonic crystal fiber with normal dispersion is designed for generating flat wideband supercontinuum, and the supercontinuum generation in this fiber is numerically analyzed. The results show that by appropriately designing the photonic crystal fiber, it can achieve flattened dispersion in the normal dispersion region. It is found that a fiber characterized by a flattened dispersion with a small normal dispersion is suitable for a flat wideband supercontinuum generation. In the process of spectral broadening, self-phase modulation effect plays a dominant role. By filtering the supercontinuum, pulses with different central wavelength over a wide spectral range can be obtained. The pulse width is determined by the bandwidth of the filter.     

用于产生超连续谱的硫系光子晶体光纤的色散特性

光子晶体光纤具备的无截止单模、模场面积可调和色散可控的特性,使其在超连续谱的产生中具有独特的优势。超连续谱的产生条件之一,是所使用的光纤须具有高的非线性,而硫系玻璃非线性系数极高,因此利用硫系玻璃光子晶体光纤产生超连续谱的研究备受关注。采用熔融-淬冷法制备Ge23Sb12S65硫系玻璃,并以此为基质设计了用于超连续谱产生的高非线性光子晶体光纤。采用多极法分析光纤孔间距、孔径比d/等对光纤的色散零点位移、色散平坦调控、损耗及模场面积的影响,最终得到当=2m,d/=0.43时,可获得2~4m平坦色散的高非线性光子晶体光纤结构。     

1.55-μm supercontinuum based on dispersion-flattened photonic crystal fiber

A dispersion-flattened photonic crystal fiber with normal dispersion is designed for generating flat wideband supercontinuum, and the supercontinuum generation in this fiber is numerically analyzed. The results show that by appropriately designing the photonic crystal fiber, it can achieve flattened dispersion in the normal dispersion region. It is found that a fiber characterized by a flattened dispersion with a small normal dispersion is suitable for a flat wideband supercontinuum generation. In the process of spectral broadening, self-phase modulation effect plays a dominant role. By filtering the supercontinuum, pulses with different central wavelength over a wide spectral range can be obtained. The pulse width is determined by the bandwidth of the filter.     

Flatly broadened supercontinuum generation at 10 Gbit/s using dispersionflattened photonic crystal fibre with small normal dispersion

Supercontinuum generation at 10 Gbit/s using a nonlinear dispersion-flattened photonic crystal fibre is experimentally demonstrated. The fibre has small normal dispersion with a variation smaller than 1.5 ps nm^-1 km^-1 between 1500 and 1650 nm. The supercontinuum with a flatly broadened spectrum of 92 nm (at 6 dB) in the 1.55 mum region is generated by injecting 1545 nm, 1.5 ps optical pulses into an 80 m-long fibre     

Effect of Initial Frequency Chirp on Supercontinuum Generation in Dispersion-flattened Fibers

. Supercontinuum generation in dispersion-flattened fibers is studied theoretically. It is found that the flat spectral width of the supercontinuum generation in normal dispersion-flattened fiber can be increased from 66 nm to over 100 nm when the absolute value of the initial frequency chirps is increased from zero to 10. It is further found that initial frequency chirps are adverse to flat and wideband supercontinuum generation in anomalous dispersion-flattened fiber, and when the absolute value of the frequency chirps is increased to a certain degree, supercontinuum spectrum even can not be achieved.