超連續(xù)光產(chǎn)生的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超連續(xù)光在波分復(fù)用、光學(xué)儀器測(cè)試、相干成像、頻率測(cè)度、脈沖壓縮等方面都有著廣泛的應(yīng)用，光纖超連續(xù)光源有簡(jiǎn)便輕巧、功率閾值低、易與光纖耦合等優(yōu)點(diǎn)，是目前超連續(xù)光源實(shí)用化的主要方向。本文從理論和實(shí)驗(yàn)角度對(duì)光纖超連續(xù)光源進(jìn)行了一系列研究：理論方面模擬了脈沖在光纖中傳播演化過程，求解了光纖色散曲線，這兩個(gè)工作為選擇合適的光源和光纖參數(shù)提供參考；實(shí)驗(yàn)方面研制了基于摻鍺硅基高非線性光纖和摻鉺/摻鐿非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模激光器的兩種超連續(xù)光源。本文不僅取

2、得了許多研究成果，也作為實(shí)驗(yàn)室開創(chuàng)性工作為后續(xù)工作打下了基礎(chǔ)。本論文獲得的主要成果有： 1.基于非線性薛定諤方程模型，采用分步傅立葉方法模擬了脈沖在光纖中的演化過程。通過模擬分析了脈沖在光纖中的演化過程，研究了脈沖的脈寬、峰值功率、光纖非線性系數(shù)、長(zhǎng)度等參數(shù)對(duì)脈沖展寬的影響。總結(jié)出通過定制入射脈沖與光纖參數(shù)來優(yōu)化超連續(xù)光源參數(shù)的指導(dǎo)理論。 2.基于光纖波導(dǎo)模式的矢量模傳輸方程，求解了拉錐光纖和大氣孔比例的實(shí)心光子晶體光纖

3、的傳播常數(shù)曲線，由此可得光纖與波長(zhǎng)相關(guān)的任意階色散曲線，該程序可求解任意已知材料色散及纖芯尺寸的雙層光纖。求解出的各波長(zhǎng)處傳播常數(shù)值為脈沖演化模擬和光纖參數(shù)優(yōu)化提供了前提。 3.研制成功了基于摻鍺硅基高非線性光纖和摻鉺非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模激光器的超連續(xù)光源，獲得了從1 150 nm到1750 nm的超寬帶輸出光譜。 4.研制成功了基于摻鍺硅基高非線性光纖和摻鐿非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模激光器的超連續(xù)光源，獲得了從1030nm到14

4、00nm的超寬帶輸出光譜。 本文創(chuàng)新點(diǎn)和特色： 1.模擬非線性薛定諤方程時(shí)考慮自陡、受激拉曼散射項(xiàng)的精確表：述及其相互作用項(xiàng)，模型精度高。 2.提出根據(jù)計(jì)算求得的光纖傳播常數(shù)曲線計(jì)算非線性薛定諤方程色散項(xiàng)的方法，解決了高階色散不易精確求解的問題，減少色散項(xiàng)模擬時(shí)的誤差。 3.研制成功的全光纖摻鉺超連續(xù)光源獲得了超平坦光譜，其中1150nm至1350nm波段平坦度優(yōu)于3dB，1600nm至1700nm波段平