复合物微结构光纤中中红外超连续谱产生的研究

摘要

光子晶体光纤同传统的光纤相比具有很多的优势，因而在光通信领域具有很广阔的应用前景，超连续谱的产生就是光子晶体光纤的一个非常重要的应用。近些年来，随着光纤拉制技术的发展，复合物微结构光纤的拉制成为可能，并被广泛应用于中红外超连续谱的产生。本文研究了复合物微结构光纤中中红外超连续谱的产生，取得如下主要结果：
　　 第一，研究了光纤的色散、非线性特性以及入射脉冲的中心频率、脉宽、能量等参数对中红外超连续谱展宽的影响。本文根据各种复合物玻璃的线性、非线性、多声子吸收边界等特性以及泵浦源的实际情况，利用多极法进行数值模拟，设计了具有不同具有两个零色散点的复合物微结构光纤；然后从非线性薛定谔方程出发，采用分步傅里叶的数值模拟方法，仿真了光纤中超连续谱的产生。仿真结果表明，在具有两个零色散点的复合物微结构光纤中，光纤的两个零色散点的位置、泵浦脉冲中心波长与零色散点的位置对频谱的展宽有很大的影响，当入射波长合适时，会在两个零色散点之外辐射色散波，从而展宽频谱；当光纤的两个零色散点间的距离适当时，在两个零色散点的中间位置泵浦，能够使得超连续谱得到最大的展宽。
　　 第二，提出并设计了一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型混合复合物微结构光纤。本文采用多极法对光纤的传输常数和模场分布进行了计算，计算结果表明，光纤在中红外波段具有极高的非线性系数、平坦的色散曲线、极低的模式限制损耗以及良好的单模传输特性。最后，模拟了光纤中超连续谱的产生，通过合理调节泵浦脉冲的波长、脉宽、峰值功率，产生了极宽的中红外超连续谱，孤子自频移和色散波放大是光纤中超连续谱产生的主要原因。