基于光子晶體光纖的寬帶平坦超連續(xù)譜研究.pdf

1、超連續(xù)譜在生物、醫(yī)學(xué)、信息、測(cè)量、軍事等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用,因此它一經(jīng)出現(xiàn)就受到了人們的廣泛關(guān)注。光子晶體光纖(PhotonicCrystalFiber,PCF)靈活多變的結(jié)構(gòu)特性、高非線(xiàn)性、可控的零色散點(diǎn)及獨(dú)特的色散特性決定了其是產(chǎn)生超連續(xù)譜的良好介質(zhì)。近年來(lái)基于PCF的超連續(xù)譜研究得到了迅猛發(fā)展。本文以超連續(xù)譜的3dB帶寬為基準(zhǔn),理論分析研究了超連續(xù)譜的平坦度和寬度隨各種特征參數(shù)變化的影響。
　　 本文利用分步傅立葉方法

2、來(lái)求解廣義非線(xiàn)性薛定諤(GN／LS)方程模擬了超短高斯脈沖在PCF中的非線(xiàn)性傳輸及超連續(xù)譜的產(chǎn)生。對(duì)三組具有不同色散性質(zhì)的PCF中產(chǎn)生的超連續(xù)譜進(jìn)行分析、比較,正常色散PCF中產(chǎn)生的超連續(xù)譜具有較好的平坦性,而在其它兩組PCF中產(chǎn)生的超連續(xù)譜平坦性均不好。在具有正常色散的PCF中,研究PCF的結(jié)構(gòu)參數(shù)(空氣孔間距Λ和孔徑孔距比f(wàn))對(duì)超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響。研究表明:當(dāng)Λ或者f增大時(shí),超連續(xù)譜的3dB帶寬增大,因此大Λ或大f對(duì)超連續(xù)譜的平坦度

3、是有好處的。另一方面當(dāng)Λ或f增大到某一值后PCF的色散會(huì)變?yōu)樨?fù)值,不利于平坦超連續(xù)譜的產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的超連續(xù)譜進(jìn)行比較分析,得出了優(yōu)化的PCF結(jié)構(gòu)。
　　 分析比較具有不同特性(半峰全寬度TFWHM和初始峰值功率P0)的高斯脈沖通過(guò)最優(yōu)結(jié)構(gòu)的PCF后產(chǎn)生的超連續(xù)譜來(lái)研究脈沖特性對(duì)超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響。研究表明:在TFWHM=100fs保持不變的情況下,增大P0,超連續(xù)譜的3dB帶寬先變大后變小,所以要得到大帶寬的平坦超連

4、續(xù)譜并不是P0越大越好；而固定P0=100W時(shí),脈沖寬度變小,超連續(xù)譜的3dB帶寬變大,因此小脈寬有利于產(chǎn)生大帶寬的平坦超連續(xù)譜。綜上所述,要產(chǎn)生大帶寬而且平坦度高的超連續(xù)譜,必須合理選擇脈沖的特性。
　　 基于上面得到的超連續(xù)譜,優(yōu)化光子晶體光纖中產(chǎn)生的超連續(xù)譜。通過(guò)計(jì)算超連續(xù)譜的帶寬,得到了超連續(xù)譜3dB帶寬和10dB帶寬隨脈沖特性變化的關(guān)系圖。從3dB帶寬圖中,得到了超連續(xù)譜帶寬最大時(shí)對(duì)應(yīng)的高斯脈沖特性,即得到了產(chǎn)生最優(yōu)超