双抽运光子晶体光纤光学参量放大器特性研究

利用光子晶体光纤高非线性和低色散斜率的优良特性,提出了一种利用变换和缩放的四阶切比雪夫多项式计算双抽运光纤参量放大器平坦增益和带宽的方法．利用上述多项式的微小波动性,推导了放大器的增益和带宽表达式,进行了模拟分析,并与色散移位光纤参量放大器进行了比较．仿真结果表明,光子晶体光纤参量放大器具有优良的放大特性,其增益平坦度小于±0.5dB,增益带宽可达80nm．在此基础上,设计了一种新颖的可减小受激拉曼散射影响的双抽运光子晶体光纤参量放大器．     

光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算光子晶体光纤的模场分布,基模有效折射率和色散系数等参数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

正方形介质柱光子晶体波导中的慢光研究

研究了二维正方形介质柱光子晶体线缺陷波导中慢光的传输特性.采用平面波展开法探讨了缺陷波导中缺陷处介质柱尺寸和波导宽度的变化对群速度所产生的影响.数值分析表明,增大缺陷处介质柱边长或减小波导宽度都会使群速度有效降低.结合两种方法对缺陷波导进行优化后得到了群速度最大值低于0.071c、色散大小位于10^5量级、对光局域性更好的慢光波导结构.     

光子晶体光纤的色散特性分析

利用矢量有限元法对零色散点在825nm的大空气孔光子晶体光纤进行模拟计算，在考虑石英基质的材料色散前提下，得到光纤的色散曲线．与实验数据对比，证明该计算方法的准确．同时调节光纤包层的空气孔分布及其占空比，得到不同光纤的色散特性曲线，发现增大包层空气孔直径或空气孔占空比可以使零色散点向短波长方向移动，通过改变包层空气孔分布可灵活设计色散位移光纤．     

光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算光子晶体光纤的模场分布,基模有效折射率和色散系数等参数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

光子晶体与单模光纤熔接对超连续谱展宽的影响

针对光子晶体光纤之间直接熔接损耗较大的问题.文中采用纳秒激光器作为泵浦源,通过光子晶体光纤与单模光纤HI-1060低损耗熔接的方法,研究了超连续谱的展宽过程,分析了超连续谱的产生机理.实验结果表明：泵浦源在重复频率为150kHz、泵浦功率为2.2W时,利用20m的光子晶体光纤与1m的单模光纤的熔接实现了输出功率为0.48W、光谱范围超过1100nm的超连续谱输出.     

混合纤芯光子晶体光纤的色散特性研究

利用有限差分法研究了一种混合纤芯光子晶体光纤的色散特性.在光纤端面的外围区域,由空气孔在石英材料中均布排列形成包层,在中心则由圆形高折射率材料与布居其近邻的数个辅助小空气孔共同构成纤芯.辅助空气小孔使光纤的色散陡增,比普通光纤色散参数高两个数量级以上.详细的数值研究表明,纤芯周围的一圈辅助空气小孔数目越多、越靠近圆形高折射率材料则色散参数就越大.当辅助小孔距离纤芯非常近时,模场面积大幅度增大,此时不仅能获得超大色散,而且能够使光子晶体光纤具有非常小的非线性效应.改变包层空气孔的大小对色散参数影响不明显.     

光子晶体光纤反常色散区的频率转换实验研究

利用自制的高非线性光子晶体光纤进行了飞秒激光脉冲传输实验,研究了在不同功率、不同输入波长下高非线性光子晶体光纤的频率转换现象。当输入激光脉冲的中心波长位于光子晶体光纤反常色散区800nm处时,输出光谱向短波方向展宽,其产生的反斯托克斯波强度随输入功率增强逐渐增强;当输入激光脉冲的中心波长在反常色散区不同波长下时,光纤的频率转换效率不同,越接近零色散波长,转换效率越大,当输入脉冲中心波长为760nm时,产生的反斯托克斯波的中心波长为465nm,其强度是抽运波剩余强度的8.1倍,转换效率高达90%。     

光子晶体光纤拉曼激光器研究

利用100m非线性光子晶体光纤，以光纤光栅对作为谐振腔，研制成功了低阈值光子晶体光纤拉曼激光器．该光子晶体光纤拉曼激光器的闽值为2W，在抽运功率6．2W时，得到最大功率为1．8W．波长为1115．9nm的连续拉曼激光输出，拉曼半峰全宽为1．39nm，对应光-光转化效率29％，斜率效率41％．且在低功率连续光泵浦下观察到5级拉曼荧光．     

光子晶体光纤超连续谱光源

介绍该课题组近两年在光子晶体光纤超连续谱方面的主要研究成果,包括基于连续波泵浦研制全光纤化超连续谱源,利用级联一段高非线性正常色散光纤,通过光纤的受激拉曼散射效应实现超连续谱的平坦化;基于皮秒锁模光纤激光器实现全光纤化5 W输出超连续谱源;拉制一段145 m的锥形光子晶体光纤,利用自制的纳秒光纤激光器与锥形光子晶体光纤熔接,制备输出功率2.2 W的宽带超连续谱源;利用自制的网状光子晶体光纤和全固态光子带隙光纤,分别研究亚微米薄壁上偏振相关的超连续谱产生,以及基于四波混频效应产生的超连续谱.     

利用光子晶体光纤产生光孤子压缩态

利用强度相关的自相位调制效应从实验中得到了光孤子幅度压缩态.实验装置主要部分为非对称的Sagnac干涉仪,光脉冲通过PC/FC接头连接到分光比为90:10的耦合器,耦合器与40m长的光子晶体光纤形成干涉环.在合适的输入功率下,干涉仪的输出端可以得到光孤子幅度压缩态.利用零拍平衡探测系统对光孤子幅度压缩态进行了检测,检测部分包括50/50分束器、2个低噪声光电探测器和1个加减法器与频谱分析仪.测得输入Sagnac环和输出Sagnac环光强分布曲线,以及以散粒噪声为基准的信号噪声的相对曲线,计算产生的光孤子振幅压缩态压缩率为1.6 dB.实验数据分析表明,选择合适的光子晶体光纤,能进一步增大压缩率.     

包层空气孔为正六边形的塑料光子晶体光纤色散特性分析

介绍了光子晶体光纤的特点和分类。为了进一步分析塑料光子晶体光纤中各参数对塑料光子晶体光纤色散性能的影响,利用RsoftCAD软件中的Fullwave模块对不同参数的塑料光子晶体光纤进行模拟计算,通过时域有限差分（FDTD）法对包层空气孔为六边形的塑料光子晶体光纤色散特性进行分析,给出了塑料光子晶体光纤色散特性随孔间距、孔大小等参数变化的一般规律。通过对塑料光子晶体光纤的包层结构进行多组比较,以便为实际塑料光子晶体光纤的制作与研发提供理论依据。     

光子晶体光纤中反常色散区超连续谱产生的机理研究

对光子晶体光纤中超连续谱产生的机理作了初步探讨,认为超连续谱产生的主要原因是高阶孤子的分裂和四波混频效应,自相位调制并不是形成超连续谱的主要原因,当泵浦波长位于光纤反常色散区时可以直接形成高阶孤子,这些孤子随后分裂成基孤子辐射和对应的非孤子辐射,然后发生四波混频效应,使能量不断向其它频谱分量上转移,最后形成了很宽的超连续谱。     

光子晶体光纤熔接热源偏移量的研究

在光子晶体光纤的熔接过程中,由于包层空气孔大小及结构的不同,使得熔接时热源的功率和位置均不同,使得加热过程更为复杂。本文在对待熔的光子晶体光纤的热传导特性研究基础上,通过三维热传导仿真研究光子晶体光纤熔接过程中的最佳偏移量。通过仿真分析和实验研究表明：本文提出的方法可以用于计算光子晶体光纤的最佳熔接条件,从而完成光子晶体光纤与传统单模光纤间的低损耗熔接。     

空芯光子晶体光纤的纤芯设计及特性研究

为了研究纤芯形状和大小对光纤特性的影响,设计了2种纤芯形状的7芯空芯光子晶体光纤(HC-PCFs),并与传统的十二边形纤芯的HC-PCFs进行了对比.运用有限元法进行仿真计算,结果表明:内凹圆化型纤芯的HCPCF比普通十二边形的HC-PCF具有更低的泄漏损耗和波导色散,而内凹直线型纤芯的HC-PCF具有特别的波导色散特性,新设计的纤芯结构未来可用于大容量光通信、光孤子传输以及色散补偿中.     

超高斯光脉冲在单模光纤中的传输特性分析

通过数值求解非线性薛定谔方程(NLS)，分析了输入功率以及初始啁啾对超高斯脉冲在单模光纤中传输的影响，并且分析了当输入功率增大到141mW时呈现的光孤子效应。     

结构参数对二维光子晶体波导慢光特性的影响

为了设计具有更好慢光特性的光子晶体结构,分析了结构参数对光子晶体线缺陷波导结构慢光特性的影响. 通过改变缺陷柱的位置和大小,用平面波展开法(PWE)分析了导模频率和群速度及色散. 分析结果表明,缺陷柱的大小和介电常数的变化对导模的慢光值影响更大,而缺陷柱位置的变化则能优化慢光的群速度色散特性. 根据结论,通过对波导结构进行针对性调整,可得到具有更好慢光特性的新型光子晶体结构.     

高双折射光子晶体光纤的特性研究

该文设计了一种新型结构的高双折射光子晶体光纤.通过在纤芯内部引入8边形空气孔,应用全矢量有限元法,针对各种结构参量对模式双折射特性的影响进行了详细的分析和讨论.结果表明,该结构光子晶体光纤可以产生10-2量级的模式双折射,比传统保偏光纤高约2个数量级.     

基于光子晶体光纤的布里渊光纤激光器

为提高普通布里渊激光器的输出功率和激光效率，提出一种基于小纤芯光子晶体光纤(PCF)的环形腔布里渊光纤激光器.在环路中加入了掺铒光纤放大器和光滤波器，抵消了光纤环路的损耗，削减了掺铒光纤的受激辐射.实验结果表明，应用该激光器只需25 m的小纤芯PCF就可实现稳定的布里渊激光输出，并且输出激光的主要能量来源是环中的掺铒光纤放大器.与普通单模光纤相比，小纤芯PCF具有非线性效应强、布里渊增益大的特点，适合作为布里渊光纤激光器的增益介质.     

保偏光子晶体光纤激光器实验研究

以中心波长976 nm、输出功率70 W的半导体激光器作为泵浦源,掺镱双包层保偏光子晶体光纤为增益介质,采用法布里-珀罗光学谐振腔结构,利用后向泵浦,实现了波长约1 040 nm、最大功率5.3 W的激光输出,并就保偏光子晶体光纤在不同缠绕轴向及缠绕半径时输出激光的偏振特性进行了实验研究.