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微结构光纤中超短激光脉冲传输及色散特性研究

本文较为详细地综述了近年来光子晶体光纤的研究成果;建立了对光子晶体光纤色散特性进行快速数值模拟的矢量法,并对光子晶体光纤的色散平坦和色散补偿特性进行了数值模拟与分析;提出了一种求解广义非线性薛定谔方程的新方法——自适应分步傅立叶方法,并利用该方法对不同参数的激光脉冲在光子晶体光纤的不同色散区的传输特性进行了数值模拟和分析;报道了课题组研制的多孔微结构光纤及集成式微结构光纤,利用这种光纤进行了飞秒激光脉冲传输的实验研究和并作了理论解释。现摘要如下: 首先,借鉴传统阶跃折射率光纤的导光原理,利用有效折射率方法基于电磁场的标量近似理论计算并分析了低空气填充率下光子晶体光纤的色散特性。 其次,提出了一种模拟光子晶体光纤色散特性的快速矢量法,通过与双正交归一基矢量法、平面波展开法模拟结果以及实验测量结果比较验证了这种快速矢量法的正确性和可靠性;通过两种不同处理材料色散方法所得结果比较验证了系统考虑材料色散方法的合理性和必要性;利用快速矢量  (本文共159页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

微结构光纤非线性特性的理论及其实验研究

本论文工作是围绕以下项目展开的:以任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要工艺创新与基础研究”(项目编号:2003CB314900);国家高技术研究发展计划(863计划)项目“单结构与多结构集成式光子晶体光纤及器件”(项目编号:2003AA311010);教育部科学技术重大研究项目“基于微结构光纤的新一代光通信器件及系统”(项目编号:104046)以及北京市教委共建项目(项目编号:XK100130437)。微结构光纤(Microstructured Fiber:MF),是沿轴向排列着多层气孔(或其它介质)的一种新型光纤,在光物理、生物医学、光化学等诸多领域都有广泛的应用。与普通光纤相比,微结构光纤堪称新一代的、对通信系统发展将起到重要影响的划时代产品。微结构光纤具有许多不同于普通光纤的优越特性,它对于DWDM系统中光器件的小型化、集成化具有重要意义。本论文着重研究了...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

微结构光纤非线性特性及功能器件的研究

结合国家973课题“基于微结构光纤光电子功能器件的创新与基础研究”的主要目标:(1)揭示微结构光纤中新的调谐机制及非线性机理;(2)研制出各种基于微结构光纤的通信光电子器件;(3)研制出基于微结构光纤的集成光纤器件等,对微结构光纤(micro-structure fiber, MF)的非线性特性和功能器件进行了理论与实验研究。主要研究内容和初步取得的创新性研究成果概括如下:(1)研究了MF的传导特性,发现掺锗MF的模式截止廓线与纯硅MF模式截止廓线相比向低d/Λ侧漂移;提出将掺镱MF进行拉锥可将非线性系数提高3个量级以上,但是对于一定结构的MF,有最佳锥腰,并且为了最大限度地提高拉锥掺镱MF的非线性系数,归一化锥长一定要大于30微米;发现小空气孔间距(Λ~λ)、大空气孔径的纯硅MF可以在短波700nm附近获得将近300nm/ps/km的大反常色散。(2)研究了随机不规则结构对微结构光纤特性的影响,发现理想结构MF的非线性系数越大...  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

若干新型微结构光纤的结构设计与关键特性分析

纳米技术与光学技术的发展与交叉结合,促进了光子晶体的诞生。作为光子晶体的一项重要应用成果,微结构光纤的出现标志着一类新型光纤的问世;与传统光纤相比,它具有许多无可比拟的优良特性,如:无尽单模传输、奇异的色散特性、高度可控的非线性系数和高双折射特性等。近年来,微结构光纤的研究与发展引起了广泛的兴趣,并凸显出“新结构、新材料、新应用”等几大主题。本论文围绕微结构光纤的结构设计与关键特性分析进行了探索性的理论研究,内容主要集中在新型微结构光纤的设计与数值建模,偏振特性、模式特征、色散及非线性特性分析等方面,主要工作如下:1.分析并总结了用于仿真微结构光纤的多种数值算法的主要特点及适用场合,建立了基于全矢量有限元法的微结构光纤数值仿真模型,分析了多模光子晶体光纤的模式特征;建立了非线性全矢量有限元仿真模型,并对仿真模型的可靠性和准确性进行了验证,该模型考虑了非线性克尔效应的影响,可用于分析强光注入下的稳态特性。2.首次分析了椭圆形高折射...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

《发光学报》2014年11期
发光学报

基于碲酸盐微结构光纤的超连续光源

1引言当一束窄带激光在非线性介质中传输时,在多种非线性效应的协同作用下,光谱会大大展宽,最后输出具有超宽谱带的光,这类光源习惯上被称为超连续光源[1-3]。与其他类型超连续光源不同,基于光纤的超连续光源具有效率高、光束质量好、结构紧凑以及便于携带与集成等特性。尤其在微结构光纤出现之后,全光纤超连续相干光源器件成为宽带光源研究的主要方向[4]。全光纤超连续光源在前沿科学研究、环境监测、医疗、国防安全等领域中有着重要的应用[5-7]。实现宽波段超连续光源是世界上各主要发达国家学术界和工业界努力追求的目标。目前,基于石英光纤的0.3~2μm波段超连续光源已经商业化。与0.3~2μm波段光源相比,波长大于2μm的中红外波段光源[8]有着特点鲜明的不同应用。例如:由于这个波段包含了许多重要分子的特征谱线——“分子指纹谱”,这使得该波段激光成为分子生物学、分子痕迹探测等的理想光源;又由于这个波段覆盖“水与氨基化合物的吸收峰”,可被所有含羟基...  (本文共6页) 阅读全文>>

《光电子.激光》2013年03期
光电子.激光

高强度硫系玻璃微结构光纤研究

1引言1991年,Russell等人[1]提出了基于光子晶体传输理论的微结构光纤(MOF)。独特的光学特性和波导结构,灵活的设计和制作方法,使得MOF与普通的光纤相比拥有许多奇异的特性,如无截*E-mail:xunsiwang@siom.ac.cn止单模、色散可控、高双折射率、高非线性和大模场等[2~5]。结合硫系玻璃优良的中远红外透过、高折射率和高非线性折射率系数等性能,硫系MOF(CGMOF)可进一步开拓中远红外激光能量传输、空间消零干涉仪、中远红外生物和化学传感器、中远红外光纤激光器等领域[5~8]。目前,针对CGMOF的研究报道呈逐年递增趋势,但是和石英基质MOF丰富的理论和应用研究成果相比,长波红外CGMOF的研究大都集中在原理讨论及性能模拟。关于CGMOF的制备工艺还处于起步阶段,有3大问题亟需解决。1)已报道的CGMOF基质组成主要集中在As-S、As-Se、Ga-La-S以及Ge-Ga-La-S等玻璃系统[9,1...  (本文共5页) 阅读全文>>