收藏本站
《国防科学技术大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

长脉冲和连续光泵浦光子晶体光纤产生超连续谱的相关研究

王彦斌  
【摘要】:对于超连续谱产生的研究,在物理机制方面,不仅有助于深刻理解所涉及非线性效应的作用机理,而且有助于深入研究介质色散对脉冲时域、频域演化的影响;在实际应用方面,超连续谱光源由于具有光谱范围极宽、相干性能优良等优点,在光通信领域尤其是波分复用技术、光谱学、光频率计量学、光学相干层析以及军事领域都有广泛的应用。因此,本论文从数值模拟和实验探索两个方面,详细研究了长脉冲和连续光机制下单波长、双波长泵浦光子晶体光纤(PCF)超连续谱的产生,主要包括以下几个内容: 1.采用自适应分步傅立叶法求解广义非线性薛定谔方程,数值模拟了长脉冲和连续光机制下单波长泵浦PCF超连续谱的形成过程。在长脉冲泵浦机制下,逐渐增加入射脉冲的峰值功率,研究了调制不稳定性在长脉冲分解过程中发挥的重要作用,以及高阶孤子分解产生的红移孤子和蓝移色散波在加宽光谱长波和短波方向的作用,并且产生了与实验结果非常吻合的超连续谱。在连续光泵浦机制下,逐渐增加PCF的长度,研究了连续光的分解、超短脉冲形成后的自陡效应,以及致使超连续谱向可见波段延伸的孤子诱捕效应,最后采用多次模拟求平均的方法,获得了与实验结果非常一致的超连续谱。 2.从模拟和实验两个方面研究了PCF中四波混频效应的产生,并且提出了基于PCF四波混频效应的全光波长转换器。首先,从振幅耦合方程组出发,推导了信号光和空闲光的演化方程、参量增益式和相位匹配条件,并且分析了影响四波混频增益的几个因素。其次,模拟研究了PCF的结构参数、入射脉冲的峰值功率和脉宽对四波混频效应产生的影响,总结了四波混频效应产生的一般规律。然后,采用Nd:YAG调Q微晶片纳秒激光器在PCF的正常色散区泵浦,产生了信号光在747nm、空闲光在1848nm的四波混频效应。最后,提出了基于PCF四波混频效应的全光波长转换器,与基于激光器四波混频效应的全光波长转换器相比,它只需一台激光器,同时提供泵浦源和转换波长,结构简单,而且由于PCF的结构灵活可调,该转换器可以在更大范围内实现波长转换。 3.针对全光纤结构的双波长泵浦实验方案,建立合适的理论模型,数值模拟了长脉冲和连续光机制下双波长泵浦PCF类白光超连续谱的形成过程。在长脉冲泵浦机制下,分两步研究超连续谱的产生:第一,模拟残留泵浦光和信号光的单独演化,研究它们在光谱形成中各自发挥的作用;第二,模拟它们的共同演化,以研究它们之间发生的相互作用,以及双波长群速度不匹配对产生光谱的影响。将全光纤结构的双波长泵浦方案应用到连续光机制,模拟研究了该机制下类白光超连续谱的产生,鉴于连续光激光器较高的平均输出功率,模拟结果表明连续光机制下的双波长泵浦方案有望产生高功率谱密度的类白光超连续谱。 4.实验研究了皮秒、纳秒和连续光泵浦PCF超连续谱的产生。首先,提出了一种加热塌缩PCF空气孔增加其模场直径的方法,结果表明模场直径的增大,不仅可以显著增加PCF的耦合效率和表面损伤阈值,而且可以降低模场直径不匹配引起的熔接损耗。其次,基于全光纤结构的实验方案,采用持续时间为14ps的、中心波长为1064nm的皮秒脉冲泵浦PCF,产生了光光转换效率高达85%、15dB带宽从600nm以下一直延伸到1700nm以上的超连续谱。然后,基于透镜耦合的实验方案,采用脉宽为200ns、中心波长为1064nm的纳秒脉冲泵浦PCF,获得了平均功率为1.2W、10dB带宽从710nm一直延伸到1700nm的平坦超连续谱。最后,进行了连续光泵浦PCF超连续谱产生的尝试,分析了实验中出现的一些问题,比如熔接点处的热量积累,为产生高功率密度的宽带超连续谱提供有益的参考。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O437

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谌鸿伟;陈胜平;侯静;;国产光子晶体光纤实现4.6W全光纤超连续谱输出[J];光学学报;2010年09期
2 邵潇杰;杨冬晓;耿丹;;基于光子晶体光纤四波混频效应的波长转换研究[J];光子学报;2009年03期
3 崔晟;刘德明;涂峰;徐祖应;柯昌剑;;基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器的优化设计[J];光子学报;2009年05期
4 陈子伦;侯静;姜宗福;;光子晶体光纤的后处理技术[J];激光与光电子学进展;2010年02期
5 迟楠,齐江,郑远,陈树强,管克俭;利用半导体光纤环形激光器实现四波混频可调谐波长变化[J];中国激光;2001年03期
6 陈胜平;谌鸿伟;侯静;刘泽金;;30W皮秒脉冲光纤激光器及高功率超连续谱的产生[J];中国激光;2010年08期
7 陈胜平;王建华;谌鸿伟;陈子伦;侯静;许晓军;陈金宝;刘泽金;;35.6W高功率高效率全光纤超连续谱光源[J];中国激光;2010年12期
8 王彦斌;陈子伦;侯静;陆启生;梁冬明;张斌;彭杨;刘晓明;;光子晶体光纤模场直径增加方法[J];强激光与粒子束;2010年07期
9 宋锐;陈胜平;侯静;陆启生;;70W全光纤超连续谱光源[J];强激光与粒子束;2011年03期
10 栗岩锋,王清月,胡明列,李曙光,刘晓东,侯蓝田;光子晶体光纤色散的无量纲化计算方法[J];物理学报;2004年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡明列;飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中传输特性的研究[D];天津大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆川;余重秀;桑新柱;杨世云;;基于高非线性PCF中SSFS效应的波长变换技术研究[J];半导体光电;2009年04期
2 田强,沈娇艳,杨永刚,刘国才,祝亚;半导体量子点中双激子的双光子共振吸收[J];北京师范大学学报(自然科学版);2004年03期
3 张长水;杨小琦;徐海斌;陶向阳;;湍流对远场光束质量的影响[J];江西师范大学学报(自然科学版);2009年05期
4 刘航;韩成浩;;电光系数的研究与测量[J];长春理工大学学报;2005年04期
5 ;Non-Gaussian Phase Screen Based on log-Poisson Distribution and Effect on Imaging[J];Communications in Theoretical Physics;2009年12期
6 蔡志彬;浦忠威;高建荣;;有机低分子三阶非线性光学材料[J];材料导报;2008年03期
7 许彦涛;郭海涛;陆敏;林傲祥;彭波;于凤霞;;高非线性硫系玻璃的研究进展[J];材料导报;2010年19期
8 罗亚梅;熊玲玲;梁一平;;菲涅耳衍射积分与缓变振幅近似对高斯光束的等效性[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2006年02期
9 魏佳菊;梁一平;戴特力;;受激布里渊散射对光纤的影响分析[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2011年05期
10 付广伟;郭璇;毕卫红;;光子晶体光纤熔接机理的研究[J];燕山大学学报;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 储修祥;;激光通过中继镜传输与直接聚焦传输的作用范围比较[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 李大社;管绍鹏;孙文燕;;舰船无线激光通信样机的设计[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
3 朱颀人;杨玉军;周忠源;;强场方程的二阶对称分拆算符解法[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
4 栗岩锋;王子涵;胡明列;王清月;;光子晶体光纤色散特性的研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
5 张欣;胡慧;林梦海;张乾二;;白屈菜氨酸铜配合物非线性光学极化率的理论研究[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
6 赵俊荣;余震虹;纪长军;查理;;新型螺旋型啁啾光纤光栅的色散补偿分析[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
7 赵琦;樊红英;吕百达;;大气湍流对激光雷达系统的影响[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李德华;光整流产生THz辐射及其转换效率的研究[D];山东科技大学;2010年
2 武立华;电磁超材料非线性特性理论研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张熙;II-VI族半导体耦合/复合低维结构光学非线性[D];武汉大学;2009年
4 王振东;少周期啁啾高斯脉冲在多能级原子介质中传播特性的研究[D];山东师范大学;2011年
5 高俊阔;多枝生色团的设计、合成及薄膜的非线性光学性能研究[D];浙江大学;2010年
6 王凯;贵金属纳米颗粒阵列的三阶非线性光学特性研究[D];华中科技大学;2011年
7 陈国梁;新型被动锁模光纤激光器研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 董克攻;激光尾波场加速电子的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 孙文佳;内腔光参量振荡器及新波长固体激光器的研究[D];山东大学;2011年
10 王伟;ICF激光驱动器频率转换关键问题研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏星斌;中红外PPLN光参量振荡技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 张婷婷;单池双光束布里渊散射放大研究[D];南昌航空大学;2010年
3 沙鹏;半导体泵浦高重频绿光激光器研究[D];长春理工大学;2010年
4 毛蓓丽;折射率调制对超短脉冲倍频的影响[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 王朋朋;腔内倍频拉曼激光器以及相干反斯托克斯共线相位匹配的理论研究[D];烟台大学;2010年
6 陈慧彬;1.53μm人眼安全光学参量振荡器的研究[D];福建师范大学;2010年
7 卢可成;多光子显微成像技术用于硬皮病诊断的研究[D];福建师范大学;2010年
8 杨纪超;硅光波导及器件结构的关键技术研究[D];浙江大学;2011年
9 张辉;强激光大气斜程传输热晕数值模拟[D];西安电子科技大学;2011年
10 张毅;激光陀螺相邻模零偏特性的研究[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘艳,谭中伟,傅永军,宁提纲,简水生;基于高非线性光纤四波混频的全光纤波长变换[J];半导体光电;2003年02期
2 韩文,吴锦花,文双春,张华,傅喜泉;光子晶体光纤中频率啁啾对超连续谱的影响[J];光电子·激光;2004年12期
3 倪屹,张磊,彭江得;Optimization of holey fiber for dispersion compensation[J];Chinese Optics Letters;2003年07期
4 栗岩锋,王清月,胡明列;Numerical analysis of multicore photonic crystal fibers[J];Chinese Optics Letters;2003年10期
5 栗岩锋,刘博文,王子涵,胡明列,王清月;Influence on photonic crystal fiber dispersion of the size of air holes in different rings within the cladding[J];Chinese Optics Letters;2004年02期
6 王清月,邢歧荣,向望华,龚正烈,章若冰,张忱;脉冲碰撞锁模环形染料激光器的研究[J];光学学报;1986年04期
7 王清月,戴建明,向望华,邢岐荣,张伟力;掺钛蓝宝石激光器实现飞秒级自聚焦锁模运转[J];光学学报;1993年01期
8 宋俊峰,王海嵩,常玉春,王立军,许武,杜国同;光子晶体光纤的基模分析[J];光学学报;2002年09期
9 陈泳竹,徐文成,崔虎,陈伟成,刘颂豪;光纤色散对超连续谱产生的影响[J];光学学报;2003年03期
10 张军,魏志义,王兆华,赵玲慧,邱阳,聂玉昕,沈乃,张杰;利用光子晶体光纤产生超连续飞秒激光光谱[J];光学学报;2003年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李曙光;微结构光纤中超短激光脉冲传输及色散特性研究[D];燕山大学;2004年
2 栗岩锋;光子晶体光纤色散特性的理论研究[D];天津大学;2004年
3 习锋杰;光栅型曲率传感器的设计与应用研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韩英魁;飞秒激光脉冲宽度测量的研究[D];天津大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋晏蓉;朱建银;张晓;;不同零色散点光子晶体光纤的超连续谱产生[J];量子光学学报;2011年03期
2 张明辉;竺子民;;光子晶体光纤中超连续谱宽与波长关系的研究[J];光学仪器;2007年03期
3 于永芹,阮双琛,曾剑春,姚建铨;泵浦波长对光子晶体光纤产生超连续谱的影响[J];光子学报;2005年09期
4 陈胜平;王建华;谌鸿伟;陈子伦;侯静;许晓军;陈金宝;刘泽金;;35.6W高功率高效率全光纤超连续谱光源[J];中国激光;2010年12期
5 崔海燕;侯蓝田;韩颖;;光子晶体光纤红外超宽带连续谱的研究[J];红外与毫米波学报;2010年06期
6 宋锐;陈胜平;侯静;陆启生;;70W全光纤超连续谱光源[J];强激光与粒子束;2011年03期
7 阮双琛,于永芹,程超,杜晨林,刘承香,林浩佳,姚建铨;OPA泵浦保偏光子晶体光纤产生超连续谱和非线性特性的研究[J];光子学报;2004年07期
8 于永芹,阮双琛,杜晨林,姚建铨;飞秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生1.3μm区域的光谱展宽(英文)[J];光子学报;2005年04期
9 王晶;刘树燕;时延梅;;光子晶体光纤中零色散点处超连续谱演变的研究[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2008年06期
10 葛廷武;于峰;张文启;代京京;王璞;伍剑;王智勇;;国产全光纤结构超连续谱激光输出突破8W[J];中国激光;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭春雨;阮双琛;陈祖聪;欧阳德钦;闫培光;韦会峰;胡学娟;;高功率连续波泵浦超连续谱光源及其平坦化研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 李志鸿;周朴;曹涧秋;韩凯;侯静;许晓军;刘泽金;;大气湍流对超连续谱Strehl比影响的数值模拟[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
3 马会芳;郑龙;张霞;黄永清;任晓敏;;色散平坦微结构光纤中超连续谱的幅度噪声研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 夏兰叶;谢栋;文建国;文双春;;微结构硫化物光纤中中红外超连续谱的产生[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 侯国辉;尹君;林子扬;刘伟;刘星;荆利青;牛憨笨;;同时获取水分子的完整分子振动光谱的超宽带T-CARS光谱方法[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 曾小明;朱启华;魏晓峰;黄小军;王逍;王晓东;周凯南;王方;刘兰琴;谢旭东;郭仪;;飞秒光参量产生和放大实验[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
7 尹君;林子扬;侯国辉;万辉;牛憨笨;;两色和三色宽带CARS光谱探测技术的理论与实验研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 申向伟;余重秀;苑金辉;;光子晶体光纤的研究新进展[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 王泽锋;刘小明;侯静;;光子晶体光纤色散特性的数值计算与实验研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 孙桂林;陈子伦;奚小明;侯静;姜宗福;;改变光子晶体光纤模场直径的方式[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 陈传武;光子晶体光纤项目通过验收[N];中国化工报;2010年
2 记者 杨念明 通讯员 汪红霞 实习生 罗璇;掌握新一代光纤研制技术[N];湖北日报;2010年
3 记者 郑欣荣 通讯员 李宏 肖辉;1项全球之最 9项全国之最[N];长江日报;2011年
4 记者陈欣然 通讯员孟兆熙;天大一科研项目入选中国高等学校十大科技进展[N];天津教育报;2009年
5 记者 刘宇雄;激光加工可带动制造业转型升级[N];广东科技报;2009年
6 光纤通信技术和网络国家重点实验室、烽火通信科技股份有限公司 陈伟 李诗愈 王彦亮 王冬香 罗文勇 黄文俊;特种光纤备战物联网[N];通信产业报;2010年
7 ;2008年度“中国高等学校十大科技进展”揭晓[N];中国教育报;2008年
8 记者 汪伟 通讯员 孟兆熙;天大科研成果入选高校十大科技进展榜[N];天津日报;2009年
9 凃燕;烽火通信新型光纤项目通过国家验收[N];人民邮电;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王彦斌;长脉冲和连续光泵浦光子晶体光纤产生超连续谱的相关研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 景琦;光子晶体光纤非线性效应及偏振解复用技术的理论与实验研究[D];北京邮电大学;2012年
3 阮双琛;光子晶体光纤超连续谱与激光器和Nd:GdVO_4激光器的研究[D];天津大学;2004年
4 尹君;基于超连续谱的时间分辨CARS方法及技术研究[D];华中科技大学;2010年
5 吴铭;光子晶体光纤制造工艺与特性的研究[D];华中科技大学;2008年
6 李曙光;微结构光纤中超短激光脉冲传输及色散特性研究[D];燕山大学;2004年
7 苑金辉;光子晶体光纤特性及其应用的研究[D];北京邮电大学;2011年
8 郭福明;模型原子在组合激光脉冲作用下的高次谐波发射及孤立阿秒脉冲的生成[D];吉林大学;2009年
9 李钱光;宽带超连续谱的传播效应[D];华中科技大学;2010年
10 夏长明;掺镱石英玻璃及其光子晶体光纤的制备和特性研究[D];燕山大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔海燕;光子晶体光纤超连续谱的产生及研究[D];燕山大学;2010年
2 李恒瑞;基于光子晶体光纤的超连续谱性能研究[D];北京邮电大学;2010年
3 滕云;基于光子晶体光纤的超连续谱的理论与实验研究[D];北京邮电大学;2011年
4 朱瑞莲;基于光子晶体光纤的宽带平坦超连续谱研究[D];西南交通大学;2011年
5 潘尔明;基于皮秒和纳秒光脉冲产生超连续谱[D];太原理工大学;2011年
6 靳爱军;超连续谱光源相干特性研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 李建锋;光子晶体光纤中超连续谱及孤子捕获的研究[D];燕山大学;2012年
8 马瑞龙;纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生超连续谱[D];西安工业大学;2012年
9 黄值河;基于超连续谱光源的表面等离子体共振效应[D];国防科学技术大学;2010年
10 王伟;光子晶体光纤分析及其在超连续谱中的应用[D];华中科技大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026