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纳秒脉冲泵浦光子晶体光纤产生超连续谱

马瑞龙  
【摘要】:本文主要研究的内容是通过实验获得超连续谱光源。作为非线性光学的一个重要部分,有关超连续谱光源的分析研究以及理论技术也在不断地完善,使其在大容量的光通信、生物医生、光谱学、光学相干层析成像、光度量学等领域受到了国内外研究者的广泛关注。而光子晶体光纤作为一种特殊结构的新型光纤,具有高非线性以及零色散波长的可调性等优点,使我们可以利用这些特性更容易获得超连续谱。由于人们对基于皮秒、飞秒作为泵浦源获得的超连续谱做了大量研究,本文主要对基于纳秒脉冲作为泵浦源得到的超连续谱进行实验研究,并对其结果做出了分析。 本文中,主要简述了超连续谱的发展历史及研究现状,理论分析了超短脉冲在光子晶体纤中产生超连续谱的机理,并通过实验在光子晶体光纤和熔接的光纤中实现了超连续的输出,为纳秒脉冲产生超连续谱开辟了新的研究方向。 通过实验,在光子晶体光纤和熔接光纤中分别实现了超连续谱输出: 首先,当重复频率为150 kHz、峰值功率为256 W时,在25 m的光子晶体光纤实现了输出功率为0.76 W、光谱范围超过1200 nm的超连续谱输出。利用该激光器重复频率的可调性,选取了重复频率为50 kHz和100 kHz的泵浦脉冲,对平均功率相同、重复频率不同的三组泵浦条件下所形成的超连续谱进行对比,分析了重复频率对峰值功率的影响,发现在平均功率相同的情况下,重复频率越低的泵浦脉冲获得的超连续谱范围越宽。 另外,采用光子晶体光纤和普通单模光纤熔接的方法解决了光子晶体光纤之间直接熔接损耗较大的问题。通过光子晶体光纤与单模光纤HI-1060低损耗熔接的方法,研究了超连续谱的展宽过程,分析了超连续谱的产生机理。当泵浦源在重复频率为150 kHz、泵浦功率为2.2 W时,利用20 m的光子晶体光纤与1m的单模光纤的熔接实现了输出功率为0.48 W、光谱范围超过1100 nm的超连续谱输出。


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