利用光子晶体光纤实现全光波长转换研究

作为自动交换光网络中的核心器件，全光波长转换器在网络中发挥着重要作用。重点介绍基于光纤参量放大器实现全光波长变换的进展和工作原理。提出利用光子晶体光纤的强非线性来实现全光波长转换，在未来光通信领域将具有广阔的应用前景。     

一维光子晶体波长可调谐滤波器

介绍了一种将液晶作为缺陷引入到一维光子晶体结构中,实现波长可调谐的滤波器.通过对光子晶体的滤波特性的分析清晰地说明这种光可调谐滤波器的原理和可行性.同时选用手征近晶型液晶,利用电压对这种液晶折射率的调制快于向列液晶的特性,得到符合现在光通信网要求的体积小、阻带区对透光抑制力强、损耗低和开关速度快的可调滤波器.最后,对滤波结构中的重要参数进行了探讨.     

高非线性光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩(特邀)

采用全矢量有限元法和分步傅里叶法模拟计算了高非线性光子晶体光纤在近红外光谱区（特别是在850 nm）的飞秒脉冲孤子效应压缩,提出了一种新的反常群速度色散（2=-50.698 ps2/km）、小高阶色散和高非线性（=268.419 1 W-1/km）二氧化硅芯光子晶体光纤结构,建立了包含高阶色散和拉曼散射的非线性薛定谔方程,研究了高斯脉冲在此光纤中传输时,光纤长度和孤子阶数对脉冲压缩的影响,分析了光纤中2~5阶色散,研究表明:孤子阶数为8时,品质因子和压缩因子均达到最大,初始脉冲的峰值功率P0=3 357.8 W,压缩效果最好;优化光纤几何和光学参数,可以得到了高品质因数、小底座的超短光脉冲。     

基于掺锗光子晶体光纤的可调谐多波长转换器

为了提高光网络中波长资源的使用效率,利用光纤中瞬态受激拉曼散射效应分析理论,设计了一种基于掺锗光子晶体光纤的可调谐四通道波长转换器。由于受激拉曼散射效应的增益随信号光与探测光波长之间的频移量变化,波长转换器各个转换信道波长可由探测光波长调谐。分析了泵浦信号光输入功率对多波长转换器性能的影响,结果表明:随着输入泵浦功率的增大,多路波长转换器的转换性能更好。用OptiSystem对四通道可调谐波长转换进行仿真,结果表明:所设计的波长转换器能够同时实现四通道波长转换,各信道波长可在1 511~1 569nm进行调谐。     

纳米光子晶体光纤中的缺陷态与光孤子通信研究

在描述一维光子晶体结构中的光学传输特性基础上,提出二维纳米缺陷态的光子晶体光纤概念,讨论光子晶体中纳米缺陷的形成机制。得出用纳米缺陷态在光子晶体光纤中的强三阶光学非线性和极少损耗特性建立全新光孤子光通信系统的可能性。     

泵浦波长对光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩的影响

采用分布傅立叶方法数值模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤反常色散区的非线性传输和压缩过程。计算和分析了不同泵浦波长对光子晶体光纤中超短脉冲传输和压缩的影响,结果表明,在相同初始脉冲峰值功率条件下,泵浦波长为1000nm的脉冲压缩因子和峰值功率最大,最佳光纤长度最短,但品质因子适中,并且随着初始峰值的增大,其压缩因子增长幅度最大。合理选择泵浦波长,有利于增强压缩效果,提高脉冲压缩质量和峰值功率,使得最佳光纤长度减小。     

超短光脉冲在双芯光子晶体光纤中的非线性传输和孤子开关现象的产生

采用分步的傅立叶方法数值求解了一维的耦合非线性薛定鄂方程,模拟了超短光脉冲在双芯光子晶体光纤中的非线性传输和孤子开关现象的产生.分析了泵浦脉冲的脉宽、入射峰值功率对孤子开关现象的影响.研究表明:当泵浦激光的入射峰值功率低于孤子开关的阈值功率时,能量转换效率很高;当泵浦激光的入射峰值功率超过孤子开关的阈值功率时,孤子发生了明显的分裂现象,产生了多个频率成分,孤子开关现象逐渐消失.此外,也研究了双脉冲在双芯光子晶体光纤中的非线性传输特性,研究表明:入射峰值功率和脉冲延迟对孤子的分裂和能量转移有重用影响.     

飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输特性研究

光谱超连续展宽在光通信中有着重要的应用.文章用分步傅里叶法数值模拟了在不同色散区泵浦光子晶体光纤(PCF)中飞秒激光脉冲的传输特性和超连续谱的产生机理.研究发现:光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在PCF中的传输、演化以及超连续谱的展宽都有很大影响.这些结论对于研究超连续谱的产生和应用具有参考意义.     

飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的频率变换实验

具有微米或亚微米尺度微结构的光子晶体光纤被证明非常适用于高效反斯托克斯波的频率转换。纳焦耳量级的飞秒激光脉冲在光子晶体光纤的传输过程中，通过控制入射光的偏振方向或者耦合模式可以产生具有可调频率的反斯托克斯超短脉冲，并具有极高的转换效率。     

光子晶体光纤激光器

光子晶体光纤激光器可标定kW级的输出功率,可使高功率工作的掺稀土光纤激光器产生变革。介绍了光子晶体光纤激光器的基本概念、特性及其典型器件。     

初始啁啾对光子晶体光纤中飞秒脉冲压缩的影响

运用分步傅里叶方法数值模拟了飞秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输,计算分析了初始啁啾对脉冲压缩效应的影响.结果表明,初始啁啾有利于增强压缩效果,提高脉冲压缩质量和峰值功率,但使得最佳光纤长度减小.选取合适的光纤长度,可有望对各种波长的脉冲进行压缩.     

光子晶体光纤中抽运脉冲参量对脉冲俘获的影响

用数值方法研究了超短脉冲在光子晶体光纤中传输时的俘获特性,得到了抽运脉冲参量对脉冲俘获率的影响规律.结果表明,对同一脉宽的抽运脉冲,随着抽运脉冲与信号脉冲的中心时延增大,俘获率的变化有一起伏过程,存在最大俘获率,而信号脉冲蓝移和抽运脉冲红移范围与时延无关.而随着脉宽增加,对应的最大俘获率和相应的时延都减小,信号脉冲的蓝移和抽运脉冲的红移都加大.因此,通过适当调控抽运脉冲的有关参量,可获得最佳的脉冲俘获率,进而达到提高光开关效能的目的.     

Supercontinuum Generation in Normal-dispersion Photonic Crystal Fiber Using Picosecond Pulse

Studied is the Super-continuum （SC） generation of a normal-dispersion photonic crystal fiber （PCF） using picosecond pulse excitation. In experimental analyses, a 237 nm broadband infrared continuum was generated pumped at 1 550 nm（normal dispersion regime） by 1.6 ps pulses from an erbium-doped fiber laser. In addition, we conduct the numerical analyses of SC based on generalized nonlinear Schr dionger equation. The results have been applied to investigate the dominant physical processes underlie the generation - of SC. We conclude that dispersion, self-phase modulation （SPM）, four-wave-mixing （FWM） and Raman scattering are determinants of SC generation rather than fission of soliton in normal-dispersion PCF.     

光子晶体光纤超连续谱高阶孤子分裂的数值模拟

基于高阶非线性薛定谔方程,利用分布傅里叶方法（SSFM）数值模拟了高阶孤子在光子晶体光纤反常色散区中的传输。从脉冲形状和频谱两个方面分析讨论了三阶色散、自陡峭效应和脉冲内拉曼散射对高阶孤子传输的影响。计算结果表明：高阶效应使高阶孤子的演化不再具有周期性特性。其中,对高阶孤子分裂起主导作用的是三阶色散和孤子内拉曼散射。高阶效应均使最终频谱得到了不同程度的展宽。     

初始啁啾对光子晶体光纤中飞秒高斯脉冲压缩影响的研究

在忽略光纤损耗情况下,运用分布傅立叶方法数值模拟了飞秒脉冲在光子晶体光纤中的传输情况,并与皮秒脉冲进行了比较.当初始脉宽小于1ps时高阶效应对脉冲传输的影响将不可忽略.在此基础上,计算分析了初始啁啾对脉冲压缩的影响,通过分析脉冲压缩比、品质因子、峰值功率比和最佳光纤长度的变化,得出了一些有意义的结论.     

光子晶体光纤

介绍了光子晶体光纤的历史、概念、特点及数值处理方法,也简单地阐述了光子晶体光纤的制作方法及其进展.     

光子晶体光纤的研究新进展

综述了光子晶体光纤（PCF）不同于传统光纤的各种性质,并详细讨论了光子晶体光纤在通信和光纤激光等领域的新发展。     

呼吸脉冲锁模的光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)飞秒激光器。作为增益介质的光子晶体光纤的单模场面积比传统光纤高一个数量级,有效地降低了非线性系数,使激光器获得高能量输出。激光器基于线形腔结构,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模。光纤激光器利用光栅对进行腔内色散补偿,使其运转在呼吸脉冲锁模状态,即在谐振腔的零色散点附近实现锁模。当腔内净色散呈反常色散时,激光器获得了平均功率为400mW,重复频率为47MHz(对应于8.5nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为500fs的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲压缩至98fs。当腔内净色散呈正常色散时,激光器输出的单脉冲能量为10.6nJ,脉冲宽度为1.76ps,经腔外色散补偿,脉冲压缩至160fs。     

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.     

光子晶体光纤的现状和发展

光子晶体光纤(PCFs)具有很多在传统光纤中无法实现的特性,成为近些年光学和光电子学的研究热点.对光子晶体光纤十几年的发展历史进行了简要的回顾,介绍了光子晶体光纤领域中的一些基本概念,光子晶体光纤的分类及光子晶体光纤的制备工艺.重点论述了光子晶体光纤的无限截止单模传输特性,可调节的色散特性,大模面积特性,高双折射特性和高非线性特性及其在非线性光学和光子晶体光纤激光器等方面的应用,并对发展前景进行了展望.