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。     

纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生超连续谱

采用纳秒激光器作为泵浦源,在光子晶体光纤中实现宽带超连续谱输出,并研究泵浦脉冲重复频率对超连续谱产生的影响.在重复频率150 kHz、峰值功率256 W时,利用25 m长光子晶体光纤实现输出功率为0.76 W、光谱范围超过1 200 nm的超连续谱输出.利用该激光器的重复频率可调性,选取重复频率50 kHz和100 kHz的泵浦脉冲,对平均功率相同、重复频率不同的3组泵浦条件所形成超连续谱进行对比,发现在平均功率相同时,重复频率越低的泵浦脉冲获得的超连续谱宽度越宽.     

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.     

微结构光纤中高效反Stokes波产生研究

利用锁模Ti：sapphire振荡器产生的飞秒脉冲,抽运一段无序多芯结构的微结构光纤,获得高效反Stokes波.在输出光谱中测量其峰值高度,为残余抽运光峰值高度的2.86倍.对这一独特现象进行理论分析,认为高效反Stokes波的产生与光纤本身的特性有关.光纤含有两个零色散点,使得与其相位匹配的参量四波混频效应更能有效产生反Stokes波.     

光子晶体光纤产生超连续谱的相干性研究

研究光子晶体光纤中超连续谱的时间相干性和空间相干性.采用时间分辨率为飞秒级的迈克尔逊干涉仪,通过在零点附近改变两光路的延迟,对超连续谱的复时间相干度曲线进行测量,得到超连续谱的相干长度为3.71μm.采用同样系统对飞秒泵浦源的复时间相干度曲线进行测量,计算得到其相干长度为62.24μm.通过计算光程差为零点处的互相干度得到超连续谱的空间相干度为0.77,表明光纤小的发光面积使其空间相干性较好.利用准直透镜和分光棱镜将光纤输出的光束进行分光,得到超连续谱中几种不同颜色的输出光谱及对应的脉冲序列,其脉冲序列与泵浦激光有相同的重复频率.     

非对称型脉冲泵浦产生超连续谱的特性研究

Airy脉冲和Pearcey脉冲等非对称型脉冲具有独特的震荡拖尾结构和复杂的传输特性,因此,本文对非对称脉冲泵浦产生超连续谱的特性进行研究。通过数值模拟研究非对称型脉冲的脉冲参数对超连续谱产生的影响;通过控制变量法,逐步分析由初始脉冲峰值功率和初始啁啾引起的脉冲传播行为变化。结果表明：在相同参数下,Pearcey-Gaussian脉冲展宽效果更好;同时,在反常色散区,正啁啾会有利于超连续谱的产生。此外,进一步考虑了非对称型脉冲特有的两种脉冲参数对超连续谱的影响,发现截断系数小、分布因子小的脉冲产生的超连续谱特性更优。     

基于超连续谱的全光多通道ROF系统光源的产生

提出一种基于超连续谱梳状切割方案的多通道光载射频传输(ROF)系统光源全光生成方法. 实验利用飞秒光脉冲经过2段长5m、色散符号相反的高非线性光子晶体光纤,在1550nm的通信波段产生了带宽超过170nm的超连续谱. 使用本实验室自行设计、制作的取样光纤光栅对所得超连续谱进行滤波,产生了20个波长、峰值波动为±03dBm的多波长梳状光谱,将每2个相邻波长滤出,即可作为ROF系统的一路光载毫米波,共可产生10路. 结果表明,所产生的10路光载毫米波峰值波动小,调制深度大,每波长线宽窄,而且整个系统结构简单,插入损耗小,易于集成.     

纳秒光脉冲在光子晶体光纤中产生的超连续谱

研究了纳秒脉冲在光子晶体光纤中的演化和传输.利用纳秒激光器产生脉宽为65ns、重复频率为150 kHz光脉冲,泵浦25 m的光子晶体光纤,获得了输出功率为0.76W、整个光谱范围超过1200 nm的超连续谱.在光谱展宽的初始阶段,光谱的展宽来源于调制不稳定性效应.随着泵浦功率的增加,发现四波混频效应对光谱短波部分的展宽起作用,受激拉曼散射效应对光谱长波部分的展宽起作用.     

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.     

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%。     

折射率导引型微结构光纤特性与传感应用

主要讨论折射率波导型微结构光纤,这种光纤的光波是借助于折射率波导完成光能量传输的.其微结构种类主要有多芯光纤、线性阵列芯光纤、环形阵列芯光纤等多种.概述了这类微结构光纤的制备方法,给出了其折射率分布特性,讨论了其若干传感应用实例.     

啁啾光纤光栅的色散补偿研究

在光纤传输系统中,容量的扩大、速率的提高、距离的延长都与光纤的损耗、非线性效应、色散效应密切相关。随着掺铒光纤放大器的广泛使用,损耗问题基本得到了解决。由于光纤色散能够有效地抑制四波混频、自相位调制等非线性效应,对光纤通信系统进行升级扩容的关键是解决色散问题。根据耦合模理论对均匀光纤光栅和啁啾光纤光栅的反射谱进行了数值仿真,结果表明,啁啾光纤光栅的色散补偿性能优于均匀光纤光栅。设计了用啁啾光纤光栅对10Gbps光信号传输300km进行色散补偿的仿真系统。仿真结果表明：应用啁啾光纤光栅进行色散补偿能使光纤传输系统的性能得到显著的改善。     

微结构光纤光栅的制作及应用

研究实芯光子晶体光纤和空气芯光子带隙光纤光栅的制作方法及应用.在实芯光子晶体光纤中写入长周期光纤光栅,并用其研制高灵敏度应变传感器.通过聚焦CO2激光在光子晶体光纤表面刻槽的方法研制光纤型起偏器.利用CO2激光周期性塌陷空气孔的方法,在空气芯光子带隙光纤中写入新颖的长周期光纤光栅.利用准分子激光或飞秒激光通过双光束干涉原理在细芯掺锗光子晶体光纤或细芯纯硅光子晶体光纤中写入光纤布拉格光栅.     

18.4W皮秒光纤激光器及其全光纤化超连续谱源

采用光纤非线性环形腔被动锁模方案,研制毫瓦级掺镒皮秒光纤激光器,对其进行3级主振荡功率放大(master oscillator power amplifier,MOPA),得到功率18.4 W,重复频率85 MHz,线宽5.7 nm的高质量皮秒激光输出.利用自主研发的模场适配器,实现了此高功率皮秒激光器对长度为50 m高非线性光子晶体光纤的高效全光纤化泵浦,研制了输出功率为3.6 W的全光纤化宽带超连续谱光源,其在1 700nm(500～2 200 nm)的带宽范围内具有10 dB的光谱平坦度.     

微结构光纤生化传感器研究进展

微结构光纤生化传感器是基于微结构光纤的多孔道结构并以此为基础进行了一些敏感物质的修饰工作,结合被修饰的敏感物质的性质以及微结构光纤的一些特性将其应用于生化传感领域。本文详述了微结构光纤生化传感器的响应机理及几种常见的指示剂固定方法,并对近年来微结构光纤生化传感器在国内外的研究进展情况进行了回顾和综述,最后对该方面研究的发展趋势进行了简要分析和建议。     

光纤骨干传输网中的光纤色散分析及解决方案

通过对光纤通信中的光纤色散问题进行认真分析和研究，找出了光纤色散影响高码速、大容量、长距离光纤通信系统传输中的主要因素和问题，进而提出了其解决方案。     

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．     

光纤布喇格光栅色散测量的低相干干涉方法

用低相干干涉方法测量光纤布喇格光栅色散.通过对采集的干涉图数据进行离散傅里叶变换处理,提取相位,最终得到作为波长函数的群时延.获得实验结果只需几分钟时间,重复性优于5 ps.结果表明采用低相干干涉方法测量光纤布喇格光栅色散是可行的.     

高阶色散对光纤孤立波传输影响的研究

本文分析了影响高阶色散的因素,利用微扰法求解无损耗高阶色散传输方程,得到了高阶色散对光纤孤立波传输影响的几个结论。这些结论对零色散孤立波传输系统的优化设计是很有用的。