光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的機(jī)制及控制研究.pdf

1、超連續(xù)譜產(chǎn)生現(xiàn)象是指超短脈沖在介質(zhì)中傳輸時(shí)由于介質(zhì)的非線(xiàn)性效應(yīng)導(dǎo)致脈沖的光譜被極大地加寬。它在高速光通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。而光子晶體光纖具有豐富的非線(xiàn)性效應(yīng)，是產(chǎn)生和控制超連續(xù)譜的一種非常有效的方法，所以光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生成為近幾年光纖通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文研究光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的機(jī)制及控制方法，取得了如下主要成果： 光子晶體光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生機(jī)制非常復(fù)雜，數(shù)值模擬是重要的分析手段?；诠庾泳w光纖中光脈

2、沖傳輸?shù)姆蔷€(xiàn)性薛定諤方程開(kāi)發(fā)了能模擬超連續(xù)譜產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)程序，并利用該程序?qū)庾泳w光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)光子晶體光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生過(guò)程可大致分成初始緩慢展寬、快速展寬和飽和三個(gè)階段。在傳輸?shù)某跏茧A段，頻譜展寬主要是自相位調(diào)制的作用，高階效應(yīng)對(duì)超連續(xù)譜形成的影響都很小；隨著傳輸距離的增大，高階效應(yīng)對(duì)超連續(xù)譜產(chǎn)生重要影響，其中高階色散效應(yīng)導(dǎo)致頻譜中藍(lán)移分量的形成和超連續(xù)譜的不對(duì)稱(chēng)性，受激拉曼散射導(dǎo)致孤子自頻移，使頻

3、譜中心轉(zhuǎn)移到紅外區(qū)域，從而導(dǎo)致頻譜中斯托克斯分量的形成。 常規(guī)的超連續(xù)譜產(chǎn)生利用超短脈沖注入，提出利用光子晶體光纖中的調(diào)制不穩(wěn)定性產(chǎn)生超連續(xù)譜的新方法，這種方法使利用長(zhǎng)脈沖注入也能產(chǎn)生超連續(xù)。采用數(shù)值模擬論證了這種方法并分析了其機(jī)制。結(jié)果表明：采用準(zhǔn)連續(xù)波作為入射脈沖，被微擾的初始脈沖在傳輸過(guò)程中表現(xiàn)出了調(diào)制不穩(wěn)定性，使初始脈沖產(chǎn)生分裂成超短脈沖串，脈沖頻譜毛刺由于調(diào)制不穩(wěn)定性迅速展寬，并且隨著傳輸距離的增大，頻譜出現(xiàn)旁瓣，最終

4、被極大展寬形成超連續(xù)譜。 最后，利用數(shù)值方法研究了反常色散情形下光子晶體光纖中脈沖初始啁啾對(duì)超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響，探討了利用脈沖啁啾控制超連續(xù)譜產(chǎn)生的方法。結(jié)果表明，正、負(fù)啁啾均使譜展寬的速率變小，尤其是負(fù)啁啾情形，展寬速率更小，說(shuō)明啁啾對(duì)譜展寬是不利的。此外，在一定的初始功率下，光譜展寬存在一個(gè)最佳光纖長(zhǎng)度，在這個(gè)長(zhǎng)度處，光譜展寬最大，進(jìn)一步增加光纖長(zhǎng)度，譜寬基本保持不變。相對(duì)于變換極限脈沖來(lái)說(shuō)，初始正、負(fù)啁啾脈沖對(duì)應(yīng)的最佳光纖