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《陕西师范大学》 2018年
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基于平面波导的超连续谱产生技术研究

赵伟  
【摘要】:非线性光学是现代光学的一个分支,主要研究光在非线性介质中的非线性效应和应用。激光技术的发展为非线性光学研究提供了高强度、高相干性的光源,超连续谱(supercontinuum,SC)是非线性光学研究的重要部分,超连续谱是光脉冲入射通过非线性介质时,经过一系列的非线性作用形成极大展宽和平坦的频谱。产生超连续谱的非线性介质主要有光纤、光子晶体光纤和波导。本文对产生超连续谱的非线性介质进行研究,分析和设计平面波导结构,基于四阶龙格库塔法求解偏微分方程,通过模拟产生了较大范围的超连续谱。本文首先调研了国内外超连续谱的研究进展,发现光纤和光子晶体光纤中频谱展宽的局限性,频谱展宽范围较小,光纤和光子晶体光纤需要传输距离长,不利于光学器件的集成化发展。其次,基于有限元算法来分析波导模式传输和色散特性。然后,对波导模式分析与色散求解,主要对波导结构设计,对波导色散计算,通过对色散曲线平整度、色散值大小、零色散点位置的比较,优化出适合超连续谱产生的波导结构,通过研究普通波导中的模式特点,得到的波导具有较大的主模截止波长,较宽的工作带宽和低特性阻抗等优点,使得光波能够在波导内传输时有效模式面积得到很好的控制,能够将脉冲能量有效的束缚在平面波导内进行传输。最后,建立脉冲包络的广义非线性薛定谔方程,研究非线性效应的影响,结合数值模拟分析光脉冲通过非线性介质时,在色散和非线性效应共同作用下,输出的脉冲光在频域上得到大范围光谱展宽的现象,理论上选用飞秒脉冲做泵浦光源,入射脉冲中心波长为4μm,脉宽180 fs,输出频谱强度在-40 dB时频谱宽度为2.0到7.5 μm。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN25

【参考文献】
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