准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱

对准连续光在光子晶体光纤中的传输特性进行了理论和实验研究.利用分步傅里叶方法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了准连续光在光子晶体光纤中传输时光谱和脉冲的演化,并分析了其非线性机理和光谱展宽机制.通过比较不同条件下脉冲时域和频域的演化过程,发现低功率、宽脉冲条件下引起光谱展宽的主要因素是光纤反常色散区的调制不稳(MI)作用.此外,还分析了脉冲功率、光纤非线性系数、脉冲宽度等因素对光谱展宽的影响.在理论研究基础上,将脉冲宽度为80 ps的准连续光耦合入70 m长的非线性光子晶体光纤,获得了覆盖整个通信波段的超连续(SC)谱,波长范围1300～1700 nm.     

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。     

基于光子晶体光纤的高斯脉冲光谱压缩数值研究

为了获得高质量的窄线宽光脉冲,采用单模光纤和光子晶体光纤相结合的光谱压缩技术,通过分步傅里叶变换方法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了1550nm波段高斯脉冲光谱压缩过程。结果表明,当初始脉冲的脉宽、峰值功率及所采用光子晶体光纤的参量一定时,光谱压缩存在一最佳光子晶体光纤长度;且初始光脉冲的峰值功率越大,所采用光子晶体光纤的非线性系数越大,所需光子晶体光纤最佳长度越短,所得谱压缩比越大;利用最佳长度为4.152m的光子晶体光纤对峰值功率为110W、初始脉宽为0.65ps的高斯脉冲进行光谱压缩时,可得谱压缩比为3.47的最佳谱压缩光脉冲;脉冲形状对光谱压缩产生一定的影响,高斯脉冲较超高斯脉冲光谱压缩效果更好。该研究结果对研制窄线宽、超短脉冲光纤激光器具有指导意义。     

高非线性光子晶体光纤中超连续谱产生的特性研究

利用数值方法求解广义非线性薛定谔方程,数值模拟了光脉冲在高非线性光子晶体光纤正常色散区超连续谱产生的演化,研究和分析了脉冲参数如峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱形成的影响.结果表明,当脉冲峰值功率一定时,随着传输距离增大,超连续谱随之愈宽,平坦度愈好;随着脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之更宽,平坦度有所劣化.相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;具有适当的正负啁啾脉冲,在高非线性光子晶体光纤传输中获得宽而平坦超连续谱.     

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.     

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.     

光子晶体光纤中频率啁啾对超连续谱的影响

基于光子晶体光纤(PCF)中脉冲演变遵循的非线性演化方程,用数值方法研究了反常色散情形下PCF中脉冲初始啁啾对超连续谱产生的影响,探讨了利用脉冲啁啾控制超连续谱产生的方法。结果表明：正、负啁啾均使谱展宽的速率变小,尤其是负啁啾情形,展宽速率更小,说明啁啾对谱展宽是不利的;在一定的初始条件下,光谱展宽存在一个最佳光纤长度,在这个长度处,光谱展宽最大,进一步增加光纤长度,谱宽基本保持不变;相对于变换极限脉冲来说,初始正、负啁啾脉冲对应的最佳光纤长度分别缩短和延长。     

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.     

初始脉宽对超连续谱展宽影响的研究

从广义非线性方程出发,使用分部傅里叶方法,对飞秒脉冲通过光子晶体光纤产生超连续谱进行了研究。重点研究了初始脉宽对超连续谱频谱展宽产生的影响,仿真结果表明,初始脉宽对超连续谱的展宽具有显著的作用。     

双锥双光纤超连续谱的实验研究

超连续谱（SC）是当今光通信领域中的研究热点问题之一,应用非常广泛。本文主要利用掺钛蓝宝石飞秒激光器产生的超短脉冲对双锥双光纤进行超连续谱的实验研究。双锥双光纤是由两根普通单模光纤以一定的方式沿光纤轴向均匀拉制而成。实验结果显示：超连续光谱随着输入功率和拉锥长度增加而展宽,拉锥直径大小对双锥双光纤超连续谱展宽有很大影响,同时实验证明在输入功率相同的情况下,双锥双光纤与普通光纤相比可以产生更宽、更平坦的超连续谱。     

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.     

飞秒脉冲在高非线性光纤中产生超连续谱的特性研究

采用分步傅里叶方法,对飞秒脉冲在高非线性光纤中超连续谱的形成过程进行了研究,分析了脉冲峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱特性的影响.结果表明,脉冲峰值功率、脉冲宽度以及初始啁啾对超连续谱的形成有着极其重要的影响;当脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之愈宽(-20dB处谱宽从170nm展宽到400nm以上),平坦度愈好.与之相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;初始负啁啾有利于脉冲SC谱的展宽而正啁啾使脉冲SC谱的展宽受到一定抑制.进一步研究表明,适当的峰值功率超短啁啾脉冲在高非线性光纤传输时,得到没有泵浦成份残余的超宽且平坦超连续谱.     

Supercontinuum Generation Enhanced by Cross-phase Modulation in Dispersion-flattened and Decreasing Fiber

Supercontinuum spectrum generation in a dispersion-flattened and decreasing fiber with two orthogonally polarized pulses was simulated and calculated. The research results indicated that the supercontinuum spectrum generated by two orthogonally polarized pulses is wider and flatter than that generated by single polarized pulse due to cross-phase modulation. The cross-phase modulation effect can enhance the supercontinuum spectrum generation. When the pump power of the input pulse is lower, the enhancement of supercontinuum spectrum generation by cross-phase modulation effect is more significant.     

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。     

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.     

初始啁啾对凸形色散平坦光纤超连续谱的影响

采用分步傅里叶方法数值研究了线性频率啁啾对高斯光脉冲在凸形色散分布平坦光纤中产生超连续(SC)谱的影响,并与啁啾双曲正割脉冲产生SC谱的情况进行了比较.结果表明:无啁啾高斯光脉冲的SC谱达到200 nm以上,其特性优于双曲正割脉冲的SC谱;获得最佳SC谱所需光纤长度随啁啾参量C增加而缩短;负啁啾时的SC谱特性劣于正啁啾时的特性,2种情况下的SC谱特性均劣于无啁啾时的SC谱特性,SC谱特性的劣化程度随|C|的增加而增大;在最佳SC谱对应的传输距离附近,高斯脉冲频谱质心随C的增加而红移且红移速度逐渐增加,比双曲正割脉冲的红移大且红移速度增加;高斯脉冲方均根频谱和脉宽随传输距离和随C增加逐渐展宽且展宽速度逐渐加快,比双曲正割脉冲的相应参量展宽得快且宽.     

Optimum PCF tapers for blue-enhanced supercontinuum sources

Tapering of photonic crystal fibers has proven to be an effective way of blueshifting the dispersive wavelength edge of a supercontinuum spectrum down in the deep-blue. In this article we will review the state-of-the-art in fiber tapers, and discuss the underlying mechanisms of supercontinuum generation in tapers. We show, by introducing the concept of a group-acceleration mismatch, that for a given taper length, the downtapering section should be as long as possible to enhance the amount of blueshifted light. We also discuss the noise properties of supercontinuum generation in uniform and tapered fibers, and we demonstrate that the intensity noise at the spectral edges of the generated supercontinuum is at a constant level independent on the pump power in both tapered and uniform fibers.