光子晶体光纤四波混频光谱中相位匹配特性的研究

与传统光纤不同,光子晶体光纤可以具有多个零色散波长,在四波混频光谱中,具有更丰富的相位匹配特性。目前很多文献报道了光子晶体光纤非线性光学特性的实验结果,但对其产生机理及光谱的变化规律缺乏详细的理论分析。为此对光纤中四波混频原理进行了分析,给出了高增益的相位匹配条件。利用多极法计算了光子晶体光纤的非线性系数及色散特性。对具有多个零色散波长光子晶体光纤的相位失配特性进行了分析,得到了相位匹配波长随泵浦波长及泵浦功率的变化规律。给出了相位匹配曲线,分析了不同色散曲线的相位匹配波长特点,两个零色散波长光子晶体光纤,在四波混频光谱中将激发出四个新的波长。实验得到了两个零色散波长光子晶体光纤的四波混频光谱,与理论分析一致,验证了相位匹配理论的可靠性。多个零色散波长光纤,能产生丰富的相位匹配曲线,会出现更多的四波混频波长,可以有效的控制光孤子及超短脉冲的四波混频及共振散射产生的光谱特性。为光子晶体光纤中基于四波混频的波长变换及超连续谱的研究提供了理论指导。     

光子晶体光纤色散补偿特性的数值研究

利用矢量有效折射率方法对光子晶体光纤（PCF）的色散补偿特性进行了数值模拟，研究发现通过调节光子晶体光纤包层的空气穴节距或空气穴大小可以灵活地设计光子晶体光纤的色散系数D、色散斜率Dslope以及κ值，可以设计在波长1.55μm附近具有较大绝对值的正常色散和负色散斜率的色散补偿光子晶体光纤，使光通信中的普通单模光纤（G.652）或非零色散位移光纤(G.655)在1.55μm低损耗窗口得到较好的色散补偿.数值模拟和分析表明色散补偿光子晶体光纤的研制具有很大的发展潜力. 关键词： 光子晶体光纤 色散 色散斜率 色散补偿     

微结构光纤制备过程中不同位置空气孔的形变量分析

根据热传导原理，在拉制微结构光纤(MSF)时，在高温区中，MSF预制棒的包层内不同位置加热的温度也不一样，且由表面往中心方向温度逐渐下降，温度梯度随MSF预制棒下棒速度的加快或包层空气填充率的减少而增大.由于材料的表面张力和黏度系数都是温度的函数，因此将MSF预制棒拉细成MSF时，实际所得到的MSF结构，并非是预制棒等比例的缩小，而是温度越高的空气孔形变量越大.为得到符合设计要求的MSF，就必须将MSF预制棒包层空气孔尺寸按温度变化规律设计，从而消除由于加热温度的非均匀性对拉制的MSF包层空气孔所产生的影响.     

掺Yb~(3+)双包层大模场面积微结构光纤光谱特性的研究

掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤(micro-structured fibers,MSF)是作为超大功率光纤激光器的理想介质。本文首先采用非化学气相熔炼法制备出掺Yb3+石英基玻璃材料,然后按照设计要求,通过排布拉制法制备了掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤。分别利用钛宝石飞秒激光器(波长调至为975 nm)和波长为980 nm LD激光器作为激励源,对掺Yb3+双包层大模场面积微结构光纤的荧光光谱进行分析,实验结果表明:该光纤在波长为1 050 nm处产生强的荧光,同时该光纤还能有效的抑制合作发光现象(coopera-tive luminescence)的产生。     

Numerical Simulation and Experimental Analysis of Photonic Band Gap in Hollow-Core Photonic Crystal Fibres

Based on the full-vector plane-wave method （FVPWM）, a hollow-core photonic crystal fibre （HC-PCF） fabricated by using the improved stack-and-draw technique is simulated. Under given propagation constants β, several effective photonie band gaps with different sizes emerge within the visible wavelength range from 575 to 720 nm. The fundamental mode and second-order mode lying in a part of PBGs are investigated. In the transmission spectrum tested, the positions of PBGs are discovered to be shifting to shorter wavelengths. The main reason is the existence of interstitial holes at nodes in the cladding region. In the later experiment, green light is observed propagating in the air-core region, and the result is more consistent with our theoretical simulation.     

Generation of Anti-Stokes Line in Fundamental Mode of Photonic Crystal Fibre

A photonic crystal fibre （PCF） with zero-dispersion wavelength around 800 nm is designed and fabricated. Simulated results show that the zero-dispersion wavelength of fundamental mode for this PCF is at 826nm, and phase-matched four-wave mixing can be achieved in fundamental mode. Using 20ors Ti：sapphire laser with central wavelength at 810nm as pump, the anti-Stokes line around 610hm ＆ generated efficiently. The output signal has a Gaussian-like profile, which indicates that the anti-Stokes signal is in the fundamental mode of the PCF. The energy of anti-Stokes signal is higher than that of residual pump laser and the maximum ratio of the anti-Stokes signal to the pump component in the output spectrum is estimated to be 1.2.     

一种阶梯结构的色散平坦光子晶体光纤的研究

以多极法理论为基础,提出了一种阶梯结构的光子晶体光纤.通过改变其内四层的三个结构参量(内两层孔孔径,外两层孔孔径和孔间距),实现色散绝对值在1.1～1.8μm的波段内变化仅为0.05～2 ps/(km·nm)的平坦甚至超平坦的特性.在此情况下对其有效模场面积进行数值模拟,充分展示了达到色散平坦和超平坦时,相对于传统光子晶体光纤,此种结构的光纤对芯区内光场的局域能力有很大程度的增强,其有效模场面积可仅为传统光子晶体光纤的1/30.最后,经过大量的数值计算和理论分析,归纳出若要此种阶梯结构的光纤在1.1～1.8μm的波段内达到色散平坦甚至超平坦特性的设计依据.     

基于“耦合-耦合-吸收”机理的超宽带单模单偏振微结构光纤

通过在高双折射微结构光纤包层构建缺陷并在其外侧空气孔镀金的方法，实现一种基于“耦合-耦合-吸收”滤波机理的新型单模单偏振微结构光纤（SMSP-MSF）。纤芯中需要滤除的偏振态模式能量通过“纤芯与缺陷芯耦合”和“缺陷芯与金缺陷耦合”两次耦合作用传递至镀金孔中，再利用金缺陷的等离子体共振效应对能量进行吸收，以实现宽带的单模单偏振传输。基于上述机理，利用全矢量有限元法，得到了两种宽带SMSP-MSF。所设计的正六边形晶格SMSPMSF的纤芯x偏振模式与缺陷芯模式、金层二阶表面等离子极化激元模式在多个波长分别谐振，实现380 nm的单模单偏振传输带宽。所设计的正方形晶格SMSP-MSF利用纤芯及缺陷芯相互垂直的排布方式，保证了纤芯与缺陷芯x偏振模式耦合，而y偏振模式不耦合，在1.55μm处实现了偏振消光比高达113 dB的高质量单模单偏振传输。