光子晶體光纖中超短脈沖的產(chǎn)生和傳輸特性研究.pdf

1、光子晶體光纖是近年來提出來的一種全新的光纖，它具有傳統(tǒng)光纖所無法比擬的特殊的光學(xué)特性，如無截止單模、可控色散以及豐富的光學(xué)非線性等特性，在全光通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為光纖通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。光子晶體光纖的奇異特性決定了光脈沖在其中的傳輸特性與傳統(tǒng)光纖中有很大區(qū)別，本文利用解析和數(shù)值模擬的方法研究了光子晶體光纖中的調(diào)制不穩(wěn)定性，用數(shù)值模擬方法證明了利用調(diào)制不穩(wěn)定性可以產(chǎn)生超短脈沖序列。此外，用數(shù)值模擬方法分析了超短脈沖在光子

2、晶體光纖中的傳輸特性及超連續(xù)譜產(chǎn)生。取得的主要成果如下： 第一，光子晶體光纖中光脈沖的傳輸受多種物理因素的制約，理論分析十分復(fù)雜，數(shù)值模擬成為重要的分析手段。我們基于光子晶體光纖中光脈沖傳輸?shù)奈锢砟Ｐ妥灾鏖_發(fā)了能模擬光脈沖線性和非線性傳輸過程的計(jì)算機(jī)程序，與文獻(xiàn)報(bào)道的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，考核了程序計(jì)算結(jié)果的正確性。 第二，利用線性穩(wěn)定性分析方法研究了光子晶體光纖中超短脈沖的調(diào)制不穩(wěn)定性，獲得了調(diào)制不穩(wěn)定性增益譜的一

3、般表達(dá)式，它涵蓋了高階色散、自陡峭、受激喇曼散射等各種高階效應(yīng)對(duì)調(diào)制不穩(wěn)定性的影響。理論結(jié)果表明，只有偶數(shù)階色散對(duì)增益譜有影響，且會(huì)產(chǎn)生多個(gè)新的不穩(wěn)定區(qū)域，而奇數(shù)階色散則不起任何作用；受激喇曼散射效應(yīng)可以產(chǎn)生新的不穩(wěn)定區(qū)域，且隨著功率的增長，新區(qū)域會(huì)與原有的正常不穩(wěn)定性區(qū)域融合在一起；自陡峭效應(yīng)對(duì)調(diào)制不穩(wěn)定性的增益譜影響很小。利用數(shù)值模擬方法驗(yàn)證了理論結(jié)果的正確性，并證明利用光纖反常色散區(qū)的調(diào)制不穩(wěn)定性可以有效的產(chǎn)生超短脈沖序列。

4、 第三，分析了三種具有典型色散曲線分布的光子晶體光纖中超短脈沖的傳輸特性。數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在三類光纖的傳輸初期都只有群速度色散和自相位調(diào)制效應(yīng)起主要作用；隨著傳輸距離的增加，在遠(yuǎn)離零色散點(diǎn)的具有反常色散曲線的光纖中，受激喇曼散射起主要作用，脈沖的中心波長向長波長方向偏移，出現(xiàn)孤子自頻移現(xiàn)象；在近零色散具有反常色散曲線的光纖中，高階色散起主要作用，出現(xiàn)高階孤子分裂，脈沖頻譜被極大展寬；在遠(yuǎn)離零色散具有正常色散曲線的光纖中，高階效應(yīng)基本