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光子晶体光纤中超连续谱及孤子捕获的研究

李建锋  
【摘要】:光子晶体光纤有两个显著的特点:高度可调的色散特性和很强的非线性特性,这两点使得光子晶体光纤很容易产生超连续谱。通过合理选择数值算法,本文求解广义非线性薛定谔方程,对光子晶体光纤中的超连续谱和孤子捕获现象进行研究。合理选择超连续谱模拟窗口,观测超连续谱沿光纤长度的演化,得到孤子捕获的整个过程,然后调节脉冲参数来观察对孤子捕获过程的影响。并且探讨孤子捕获的潜在应用,为可调谐超短脉冲和超连续谱研究提供了理论依据。 首先,对光脉冲在光纤中的传输方程的推导过程进行总结,说明广义非线性薛定谔方程的使用范围和注意事项,并介绍方程中每一项所代表物理意义。 其次,利用并改进分步傅里叶方法对广义非线性薛定谔方程进行了数值求解,将方程中的线性部分与非线性部分分开计算,线性部分直接在频域计算,为保证足够的精度,非线性部分利用四阶Runge-Kutta数值积分来计算。拉曼响应函数则在频域进行计算。 然后,模拟频率分辨光学开关技术观测超连续谱中的孤子捕获现象,通过完整的记录孤子捕获沿光纤长度的演变,结合国内外研究成果,分析孤子捕获的原因及其形成条件。 最后,讨论泵浦脉冲强度和脉冲宽度对孤子捕获的影响,并且分析捕获过程中各种非线性效应对孤子捕获的作用。探讨孤子捕获在可调谐超短脉冲、紫外光谱、全光开关等领域的应用。


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