超连续谱光纤的优化设计

比较了三种不同色散光纤用于超连续过程时的频谱展宽特性，在此基础上对产生宽带、平坦超连续谱超连续谱的普通色散位移光纤的参量进行模拟设计，并提出优化设计应遵循的原则。     

块状介质超连续谱光谱稳定性的理论优化

用变分法讨论了飞秒脉冲在块状透明介质中超连续谱的产生，结合频谱展宽与非线性相移的关系，讨论了块状介质的长度、抽运光的功率、光束口径、透镜的焦距以及介质与透镜的相对位置对超连续谱光谱宽度和光谱稳定性的影响，结果表明入射功率为几倍自聚焦阈值功率时，超连续谱光谱稳定性最好。为实验上获得稳定的超连续谱光谱输出提供了理论指导。     

高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的数值研究

基于广义非线性薛定谔方程,通过数值计算对高非线性光纤正常色散区产生超连续谱进行了研究.结果表明,抽运脉冲的峰值功率、脉冲宽度以及脉冲初始啁啾对该光纤正常色散区超连续谱的形成有极其重要的影响;在高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的过程中,三、四阶群速度色散甚至更高阶群速度色散对超连续谱的影响完全可以忽略,但与其他高非线性效应相比,自陡峭效应对超连续谱产生的影响更为明显.高功率超短光脉冲在高非线性光纤正常色散区,得到了没有泵浦成份残余、－20 dB谱宽达400 nm以上而频谱强度起伏小于10 dB的超宽而平坦超连续谱.     

高非线性光子晶体光纤中可见光至近红外超连续谱的产生

基于光子晶体光纤的色散设计,制备了零色散点位于880 nm、泵浦波长处非线性系数为33.67 km^-1·W^-1的实芯光子晶体光纤。使用1 030 nm,150 fs的超快光源,研究了在不同泵浦功率和不同光纤长度下,从可见光至近红外区的超连续谱的产生过程。在1 320 mW的平均泵浦功率下,使用1.5 m长的光子晶体光纤,实现了从450 nm到1 900 nm的宽带超连续谱输出。光谱具有较好的平坦度和相干性。这类宽带超连续光源在光学相干层析成像、光谱学、通信、早期癌症检测和食品质量监测等领域具有应用价值。     

高非线性光纤产生自相似抛物线脉冲的特性研究

基于脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程,采用数值计算的方法对脉冲在高非线性光纤中演化成自相似抛物线脉冲的传输特性进行了研究。结果表明,脉冲在不同初始能量和啁啾参量的情况下,高非线性光纤产生自相似抛物线脉冲,且随着归一化长度的增大,脉冲的自相似指数从0.0796减小到0.0720。进一步的研究表明:啁啾高斯脉冲在光纤传输过程中,脉冲逐渐展宽,同时正啁啾越大,其自相似演化结果越差;参数N=8的正负啁啾脉冲分别演化成平顶自相似抛物线脉冲以及三角形脉冲。     

反常色散平坦光纤产生平坦宽带超连续谱的数值研究

通过数值计算，对反常色散平坦光纤中高阶孤子压缩效应产生超连续谱进行了系统、深入的研究. 结果表明，反常色散平坦光纤的色散参量二阶微分常量、峰值色散参量及抽运脉冲的脉宽、孤子阶数对该种光纤中平坦超连续谱的形成及所需光纤长度的选取都有着非常重要的影响；进一步研究表明，超连续谱的展宽机理主要来自脉冲的自相位调制效应和群速度色散的共同作用,高阶非线性效应对超连续谱的产生不起决定性作用，在计算中完全可以忽略. 关键词： 反常色散平坦光纤 超连续谱 自相位调制效应 群速度色散     

高非线性光子晶体光纤中飞秒脉冲的传输特性和超连续谱产生机制的实验研究及模拟分析

用实验和数值模拟两种方法研究了高非线性光子晶体光纤中飞秒激光脉冲的传输特性和超连续谱的产生机理，给出了抽运脉冲在三种不同中心波长情况下输出光谱展宽并形成超连续谱的实际测量及理论模拟结果.研究表明：在零色散波长抽运时，光谱展宽以自相位调制为主，同时三阶色散的影响明显，传输脉冲在时域内出现振荡次峰.而在反常色散区抽运时，光谱展宽的初期以自相位调制为主，随后根据抽运功率的不同孤子自频移、高阶光孤子的裂变和四波混频效应会逐渐增强，进而成为光谱展宽的主要原因.与此相应，在时域中能明显看到孤子的形成和红移，飞秒传输脉 关键词： 光子晶体光纤 高非线性光子晶体光纤 飞秒脉冲激光 超连续谱     

正常色散平坦光纤中皮秒抽运脉冲超连续谱的形成研究

研究了皮秒抽运脉冲在正常色散平坦光纤中超连续谱的形成过程，分析了脉冲演化过程中光波分裂的产生及其所显示的四波混频对超连续谱特性的影响.结果表明：脉冲初期光谱展宽由自相位调制效应主导，此后由于光谱中心区域能量在色散作用下不断向旁瓣转移，自相位调制效应逐渐减弱而四波混频作用增强，光谱会再度显著展宽.超连续谱的噪声特性与光谱演化状态密切相关，是光谱特征结构对抽运脉冲强度噪声响应的动态表征. 关键词： 正常色散平坦光纤 自相位调制 四波混频 超连续谱     

光子晶体光纤产生飞秒超连续谱的实验研究

研究了飞秒脉冲经过光子晶体光纤时超连续谱产生的物理机制。采用输出波长可调谐的钛宝石光参量放大器作为泵浦源,光纤光谱仪测量不同泵浦功率和不同泵浦波长条件下光子晶体光纤产生的超连续谱的光谱图,对进行了归一化处理后的不同泵浦功率和不同泵浦波长条件下的超连续谱进行对比,分析影响光子晶体光纤超连续谱差异的物理机制。实验结果表明,当泵浦波长不变时,随着入射泵浦脉冲平均功率的增大,波峰增多,谱宽也逐渐加宽并伴随着出现能量向短波方向集中的现象,泵浦功率到达一定强度时,超连续谱的宽度最后到达饱和,谱的包络趋于稳定;入射光功率稳定在300 mW时,超连续谱的宽度和形状皆受到泵浦波长影响,在760～840 nm范围内,泵浦波长越长,波峰数越多,泵浦脉冲波长离零色散点越近,光子晶体光纤产生的超连续谱谱宽会越宽,超连续谱的形状相对越平坦。     

高非线性光纤正常色散区利用皮秒脉冲产生超连续谱的相干特性

使用复互相干度的定义对时域光波分裂前后以及不同输入噪声、不同初始啁啾和波形下抽运脉冲在高非线性光纤中产生的超连续谱的相干度进行了数值计算,得到了光波分裂前后和不同输入噪声下生成的超连续谱的演化和相干性变化,结果表明:皮秒脉冲在高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的相干性主要受到系统中噪声占比的影响,其中由光波分裂生成的频谱旁瓣的相干度低于由自相位调制生成的中心频谱的相干度:抽运脉冲啁啾和波形对在高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的相干性的影响不明显,若想获得高相干的超连续谱,需要采用低噪声的脉冲进行抽运;若获得大谱宽高相干度的超连续谱,则需要合理选择皮秒脉冲的功率。     

声光调Q纳秒脉冲全光纤超连续谱光源

基于声光调Q技术的纳秒脉冲光纤激光超连续谱光源系统为全光纤结构,使用普通的传能光纤作为超连续谱的产生介质,通过改变泵浦功率和调制频率,可获得不同的超连续谱输出。实验结果表明：泵浦功率越大,调制频率越低,传能光纤越长,光谱展宽越宽。当传能光纤为200 m、调制频率为1 kHz、占空比为1.0%、泵浦功率为4.68 W时,获得谱线宽度超过700 nm的超连续谱输出。该系统可作为超连续谱光源的一种参考方案。     

初始啁啾对飞秒脉冲在光子晶体光纤中超连续谱产生的影响

采用分步傅里叶方法模拟了初始啁啾对光子晶体光纤中超连续谱产生的影响.根据光纤长度，将光子晶体光纤中脉冲的演化分成初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段.通过讨论啁啾脉冲和无初始啁啾脉冲在各阶段演化的区别，发现啁啾只在初始展宽和剧烈展宽阶段对光谱有影响，当β₂C<0时啁啾有利于光谱的展宽，当β₂C>0时则刚好相反，在饱和展宽阶段啁啾不再对光谱产生影响.要想利用啁啾脉冲来获得较宽的光谱，必须选择合适的光纤长度，使输出的脉冲处于剧烈展宽阶段.这为利用啁啾脉冲在光子晶体光 关键词： 超连续谱 光子晶体光纤 分步傅里叶法 啁啾     

V型高双折射光子晶体光纤超连续谱产生的实验研究

高非线性高双折射光子晶体光纤是超连续谱产生的最有效介质之一, 因此本文选取V型光子晶体光纤作为研究对象. 通过多极理论数值模拟的结果, 确定V型光纤具有高双折射、高非线性等特性. 通过实验手段, 发现入射光中心波长和光纤的双折射效应对产生的超连续谱有很大的影响: 当入射光波长处于光子晶体光纤大的反常色散区时, 脉冲相对展得比较宽, 长轴要比短轴方向的超连续谱更宽, 频谱成分更加丰富. 在同一波长下光偏振方向越接近45°时, 超连续谱谱宽范围越大. 随着入射脉冲功率的增加, 超连续谱展得越宽, 但是当功率比较大时会达到功率饱和. 关键词： 光子晶体光纤 高双折射 多极理论 超连续谱     

全光纤白光超连续谱实现563 W输出

受限于短脉冲泵浦源高峰值功率和高平均功率之间的矛盾, 以及短脉冲泵浦源芯径与光子晶体光纤芯径的较大差异, 现有的短脉冲白光超连续谱光源输出在200 W左右。基于短脉冲泵浦源工作频率和脉冲宽度的调节技术、高效的模场匹配技术等, 实现了k W级全光纤短脉冲泵浦源的稳定产生, 以及短脉冲泵浦源与光子晶体光纤纤芯之间的高效耦合, 产生了平均输出功率为563 W的高功率超连续谱光源, 为目前该领域公开报道的最高功率。     

光子晶体光纤超连续谱产生的实验研究

报道了利用掺钛蓝宝石飞秒激光器产生重复频率为80MHz,脉宽为10fs的超短激光脉冲在10cm长光子晶体光纤产生超连续谱的实验,获得展宽范围为450nm到1100nm的连续谱。实验中观察到孤子自频移和高阶孤子分裂现象,非孤子辐射与随后光谱向短波方向的拓展有密切关系。     

国产光子晶体光纤实现4.6W全光纤超连续谱输出

采用自行搭建的被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器作为抽运源,将其输出尾纤与国产光子晶体光纤(PCF)进行低损耗熔接,构成全光纤结构的高功率超连续谱(SC)光源。全光纤结构提高了超连续谱产生系统的稳定性和转换效率。实验观察了皮秒脉冲在正常色散区抽运光子晶体光纤产生超连续谱过程,并对超连续谱的产生机理进行了理论解释。该光源输出平均功率为4.6W的超连续谱,超连续光谱展宽超过1000nm,光光转换效率为54%。     

全光纤高效超连续谱光源实验研究

 报道了一个全光纤的高效率超连续谱产生系统,系统采用增加一段匹配光纤的办法解决增益光纤和光子晶体光纤直接熔接损耗较大的问题,并且对匹配光纤和光子晶体光纤熔接对准过程进行实时监控,使熔接损耗降到最低,从而实现了较高的全系统转换效率(76%)和较好的光束质量。实验研究了超连续光谱展宽的过程,结果显示：超连续谱展宽的初始阶段,拉曼效应和自相位调制效应起主要作用,光谱呈现长波方向展宽较多的非对称性,并出现明显的拉曼斯托克斯峰;光谱继续展宽时,满足相位匹配条件的四波混频开始起作用,拉曼效应产生的加宽光谱成分作为四波混频参量过程的泵浦,使光谱开始向长波和短波两个方向扩展。     

全光纤高效超连续谱光源实验研究

报道了一个全光纤的高效率超连续谱产生系统,系统采用增加一段匹配光纤的办法解决增益光纤和光子晶体光纤直接熔接损耗较大的问题,并且对匹配光纤和光子晶体光纤熔接对准过程进行实时监控,使熔接损耗降到最低,从而实现了较高的全系统转换效率(76%)和较好的光束质量。实验研究了超连续光谱展宽的过程,结果显示：超连续谱展宽的初始阶段,拉曼效应和自相位调制效应起主要作用,光谱呈现长波方向展宽较多的非对称性,并出现明显的拉曼斯托克斯峰;光谱继续展宽时,满足相位匹配条件的四波混频开始起作用,拉曼效应产生的加宽光谱成分作为四波混频参量过程的泵浦,使光谱开始向长波和短波两个方向扩展。     

飞秒脉冲在熔石英玻璃中超连续谱产生的研究

从非线性薛定谔方程出发,利用分步傅里叶方法,研究了时空耦合飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时,传输距离、入射激光脉冲峰值功率、衍射、色散和非线性等因素对超连续谱产生的影响。结果表明,飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时,超连续谱的产生主要分为两阶段：由材料的自聚焦等三阶非线性效应引起的脉冲压缩阶段及由自相位调制和材料群速度色散引起脉冲分裂阶段。当高峰值功率的飞秒脉冲在熔石英玻璃中传输时,材料的三阶非线性效应抑制衍射效应,引起脉冲压缩,从而产生子脉冲,由此引入新的频率成分。同时,还研究了同一脉冲不同横向空间位置处的超连续谱的变化规律,在中心频率两侧均有新频率产生。最后,通过实验证实了超连续谱的产生。     

光纤-光栅对激光脉冲压缩

本文报道用2m单模保偏光纤实现脉冲光谱加宽,经光栅对补偿后,将40ps脉冲压缩到小于10ps的实验结果,分析了影响光脉冲压缩质量的原因。实验结果与理论较好地吻合。