光子晶体光纤的中红外超连续谱的产生与控制

设计了一种低损耗高非线性的碲化物PCF（光子晶体光纤）.采用分布傅里叶算法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了基于PCF的中红外波段SC （超连续谱）的产生与控制.分析了PCF参量及泵浦光源参数对SC的影响,得出SC宽度和平坦度随PCF长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始宽度的变化规律.仿真结果表明,中心波长为2μm、脉冲峰值功率为20kW、脉冲宽度为100fs的泵浦光在PCF中传输15cm 时,SC谱宽可达1330-3450nm,且具有良好的平坦度.     

用于产生中红外超连续谱的硫系玻璃色散研究

硫系材料由于具有较长波长的红外透光截止波段,且具有较高的线性折射率和高非线性系数,是产生中红外超连续谱激光的理想非线性介质材料。由于泵浦非线性介质一般多采用波长2 m以下的激光源,所以研究材料的色散很有意义。利用4种不同形式的方程拟合了3种硫系玻璃材料As2S3、As2Se3、Ge33As12Se55的折射率随波长的变化曲线,并计算了材料色散曲线,得到了较为理想的结果,3种材料的零色散波长分别为4.8 m、7.2 m、6.1 m。同时证明了对于硫系玻璃材料,不能只利用短波长下的折射率值拟合计算长波长下的折射率。     

光子晶体光纤产生紫外超连续谱的数值研究

提出了一种基于高非线性氟化镁光子晶体光纤产生紫外超连续光源的方法。采用分步傅里叶法求解光纤的非线性薛定谔方程,基于光子晶体光纤数值模拟了扩展到紫外波段的超连续谱的产生;通过分析光纤结构参量与泵浦光源参数对紫外超连续谱产生的影响,得出了光纤长度、色散参量以及泵浦脉冲峰值功率、初始脉冲宽度对超连续谱光谱宽度的影响规律。研究发现:当光子晶体光纤长度为8 cm、脉冲中心波长为450 nm、峰值功率为3.1 kW、初始脉冲宽度为40 fs时,可获得展宽至紫外的超连续谱,范围为279.6～769.0 nm。     

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.     

光子晶体光纤中超连续谱的产生

光谱超连续展宽在光通信中有重要的应用,用分步傅立叶法研究和分析了在光子晶体光纤中飞秒激光脉冲的传输特性和超连续谱的产生机理.结果表明:在光子晶体光纤中,超连续谱的产生是自相位调制、四波混频、交叉相位调制效应综合作用的结果,其中自相位调制效应起先导作用;光脉冲的峰功率、初始啁啾及光纤长度对超连续谱的形状和带宽有影响.     

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.     

高非线性液芯光子晶体光纤中超连续谱的产生

提出了一种实现高非线性光子晶体光纤(PCF)的新方法,即在空芯光子晶体光纤(HC-PCF)的纤芯空气孔中填充高折射率、高非线性折射率的液态物质三氯甲烷、甲苯、二硫化碳等。利用全矢量有限元方法分析了这种液芯光子晶体光纤的模式分布及色散性质,分析得出其零色散波长可在800 nm左右调节,因此可使中心波长800 nm的钛宝石飞秒脉冲激光在这种光子晶体光纤的反常色散区传输,有利于超连续谱的产生。而且由于填充后光子晶体光纤具有较高的非线性系数,较小功率的脉冲激光就可在几毫米长的这种液芯光子晶体光纤中得到频谱范围大于1000 nm的超连续谱。     

基于超连续谱产生的光子晶体光纤的特性研究

采用多极法理论研究了光子晶体光纤的非线性和色散特性。数值模拟结果表明:保持孔直径与孔间距比值d/Λ不变,减小孔直径d;或者保持孔直径d不变,增大d/Λ,这两种方法都不仅可以显著提高光子晶体光纤的非线性,而且能够有效地将其零色散点λ0向短波长方向移动。光子晶体光纤的高非线性和灵活可调的色散特性为产生宽带、可见的超连续谱提供了前提条件。     

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.     

光子晶体光纤分析及其在超连续谱中的应用

通过非线性效应,脉冲激光光谱可以大为扩展,得到应用价值很高的超连续谱（SC）,借助光子晶体光纤(PCF),能方便地产生这种非线性效应。研究了光子晶体光纤的包层等效折射率、归一化频率与PCF结构参数之间的关系,这是PCF实现无尽单模传输的原因。通过类似于阶跃折射率型光纤的理论,得到了光子晶体光纤的折射率和色散的计算模型。依据此模型所做的模拟结果表明,脉冲激光光谱有显著展宽。     

中红外硫系光子晶体光纤参量放大特性模拟研究

硫系玻璃具有良好的红外透过性能（可达25m）,极低的声子能量（350 cm-1）,较大的玻璃形成区和极高的非线性折射率n2（为石英材料的100~1 000倍）。硫系玻璃光子晶体光纤因其优良的非线性特性在红外波段具有众多的潜在应用价值。设计一种高非线性特性的无As环保型的Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤,利用平面波展开法对结构参数进行优化,获得了具有高非线性和宽带色散平坦的光纤结构参数,研究了其光学参量放大过程。数值模拟发现,通过调整光纤的色散零点,利用3.4 m激光泵浦,可对3.3~3.5 m波段信号光实现有效放大。     

碲化物微结构光纤应用于中红外超连续谱的产生

由于强的红外吸收,石英玻璃材料拉制成的光纤或微结构光纤在中红外波段的传输损耗很大.为产生中红外波段的超连续谱,须使用在该波段具有高透过率的非石英材料来拉制光纤或微结构光纤.碲化物材料本身具有高非线性,所以光纤色散设计是实现宽带、平坦超连续谱输出的重要条件.为了实现全光纤结构的超连续光源,选用1.55 μm和2.0 μm...     

Tapered photonic crystal fiber for supercontinuum generation in telecommunication windows

We numerically studied supercontinuum generation in a tapered photonic crystal fiber with flattened dispersion properties.The fiber was weakly tapered to have normal dispersion at wavelengths around 1.55 μm after a certain distance.We pumped 4 ps pulses with low peakpower and found that flatly broadened, wideband supercontinuum was generated in telecommunication windows.Furthermore, we also demonstrated the effects of tapered length and pulse width of the pump pulse on supercontinuum generation.     

High nonlinear photonic crystal fiber and its supercontinuum spectrum

The high nonlinear photonic crystal fiber with pure silica core has been designed and fabricated, and the practical structure parameters of the fabricated fiber sample coincided precisely with the parameters we designed. The core diameter is 1.65 μm; the air hole diameter is 4.75 μm; the distance between the center of two holes is 5.35 gin; the zero dispersion wavelength of the fiber is 1120 nm; the dispersion at 800 nm is -88 ps.(nm.km)-1; and the nonlinear coefficient of this photonic supercontinuum emission with a smooth spectrum stretching from 450 to 1400 nm was attained by the injection of 30 fs Ti:sapphire laser pulses into 2 m-long high linear photonic crystal fibers, with an energy up to 5 nJ at a pulse repetition rate of 100 MHz and a central wavelength of 800 nm.     

充氩气Kagome空芯光子晶体光纤中超连续光谱产生的动力学研究

利用飞秒激光在充氩气的Kagome结构空芯光子晶体光纤中产生了高亮度宽带的超连续光谱.通过改变填充气体的气压以及输入激光的单脉冲能量可以对产生的超连续光谱进行控制.利用中心波长980 nm的飞秒脉冲作为抽运获得了光谱范围覆盖340~1 550 nm的宽带超连续光谱.通过基于载波的单向脉冲传输方程研究了超短脉冲在充氩气的Kagome光纤中产生超连续光谱的动力学过程.     

高非线性光子晶体光纤及其超连续谱研究

文章作者设计并制造了一种纯硅芯高非线性光子晶体光纤,该光纤纤芯直径为1.65 μm,空气微孔直径为4.75 μm,孔中心间距为5.35 μm,零色散波长为1 120 nm,800 nm波长的色散为-88 ps/(nm·km).将能量为5 nJ、重复频率为100 MHz、中心波长为800 nm的30 fs的钛蓝宝石激光脉冲耦合入2 m长的该高非线性光子晶体光纤中,得到了450～1 400 nm宽波段范围内的超连续光谱.     

Er3+掺杂硫系光子晶体光纤的中红外增益特性研究

实验制备了质量比为1%的Er3+掺杂75GeS2-15Ga2S3-10CsI(GGSI)硫系玻璃,测试并计算了相关光谱参数,使用多级法计算了设计的光子晶体光纤(PCF)在2.8μm的中红外信号的模场分布。在此基础上,建立了Er3+的四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模型综合考虑了Er3+的交叉弛豫和能量上转换,模拟得到了Er3+掺杂GGSI硫系玻璃PCF在2.8μm的中红外增益与掺杂光纤长度、泵浦功率和信号功率的变化关系。研究结果显示,Er3+掺杂GGSI硫系PCF放大器在2 750～2 950nm波段平均信号增益值超过了40dB,明显优于传统结构光纤的平均信号增益值20dB。     

超短脉冲特性对PCF中超连续谱产生的影响

采用分步傅立叶方法模拟了飞秒高斯脉冲在正常色散光子晶体光纤中超连续谱的产生.分析了脉冲特性对超连续谱的影响.结果表明峰值功率一定时,当脉宽小于100 fs时,脉宽变小超连续谱变宽,但是平坦性先变好后变差;当脉宽大于100 fs时,脉宽的变化对超连续谱基本没有影响;脉宽一定时,峰值功率变大超连续谱变宽,平坦性先变好后变差...     

新型太赫兹波塑料光子晶体光纤的色散特性

文章提出一种新型低损耗太赫兹波塑料光子晶体光纤(THz-PPCF)结构,其包层是由两种直径不同的空气孔周期性排列而成.利用时域有限差分法(FDTD)对其色散特性进行了分析.结果表明,通过调节包层中两种空气孔的直径以及晶格常数,可以得到低损耗、超平坦趋于零色散的太赫兹波塑料光子晶体光纤.