光子晶體光纖中色散波的孤子俘獲研究.pdf

1、光子晶體光纖相對(duì)于傳統(tǒng)光纖有著一些非常特殊的性質(zhì)，如無截止單模特性、可控的色散特性、高非線性特性等，它的出現(xiàn)為非線性光纖光學(xué)等領(lǐng)域的研究注入了新的活力。光子晶體光纖中色散波的產(chǎn)生是一個(gè)極其復(fù)雜的非線性過程，是光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的主要物理機(jī)制之一，通常指入射的高階孤子在非線性介質(zhì)中傳輸時(shí)所受到的高階色散以及非線性效應(yīng)的干擾從而往外輻射出能量的一種現(xiàn)象，無論是在科學(xué)研究或是在實(shí)際工程中都有著廣泛的應(yīng)用，一直是近幾年來研究的熱點(diǎn)。本文主要采用

2、數(shù)值模擬的方法研究了光子晶體光纖中色散波產(chǎn)生的時(shí)頻特性以及孤子與色散波間的相互作用，取得的主要成果如下:
　　第一，基于光子晶體光纖中光脈沖信號(hào)傳輸?shù)姆蔷€性薛定諤方程，利用分布傅立葉方法研究了光子晶體光纖中色散波的產(chǎn)生及其影響因素。由于光子晶體光纖中色散波的產(chǎn)生受到多種物理因素的影響，理論分析將十分復(fù)雜，故采用數(shù)值模擬則是一種重要的分析手段。另外，為了清楚地觀察色散波產(chǎn)生的時(shí)頻特性，采用窗口傅立葉變化模擬實(shí)現(xiàn)了交叉相關(guān)頻率分辨光學(xué)

3、開關(guān)(X-FROG)技術(shù)，分析了孤子與色散波傳輸?shù)臅r(shí)頻特性，并得到了孤子俘獲色散波的演化過程。
　　第二，數(shù)值研究了光子晶體光纖中影響高階孤子傳輸?shù)闹饕蛩匾约安煌⑿甭是樾蜗律⒉ǖ漠a(chǎn)生。仿真結(jié)果表明:色散波的產(chǎn)生與放大是超連續(xù)譜產(chǎn)生的主要物理機(jī)制。當(dāng)色散斜率為正時(shí)，頻域上產(chǎn)生的藍(lán)移色散波波長(zhǎng)位于輸出頻譜的藍(lán)端即短波長(zhǎng)處，時(shí)域上色散波位于孤子的后沿，當(dāng)色散斜率為負(fù)時(shí)，產(chǎn)生的紅移色散波波長(zhǎng)則位于輸出頻譜的紅端即長(zhǎng)波長(zhǎng)處，時(shí)域上色

4、散波位于孤子的前沿，而當(dāng)泵浦波長(zhǎng)靠近在具有雙零色散光子晶體光纖低零色散波長(zhǎng)時(shí)，能夠同時(shí)觀察到藍(lán)移色散波與紅移色散波。
　　第三，對(duì)比分析了飛秒輸入脈沖在單零色散波長(zhǎng)與雙零色散波長(zhǎng)光子晶體光纖中孤子俘獲色散波的現(xiàn)象。研究結(jié)果表明:對(duì)比單零色散波長(zhǎng)光子晶體光纖情形，適當(dāng)條件下，雙零色散波長(zhǎng)光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜成份中既包含了藍(lán)移色散波，同時(shí)包含了紅移色散波，在滿足群速度匹配時(shí)，通過四波混頻孤子不僅能俘獲藍(lán)移色散波成分，且能俘獲紅移色散波