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光子晶体光纤(PCF)在光通信、非线性光学、超短脉冲激光及谐波、原子光谱学、光子晶体物理学、高精度光谱学、光子生物学、光数据传输等领域有重要的应用前景,是目前国际光电子行业的热门课题。利用光子晶体光纤的非线性特性,脉冲在光子晶体光纤中的传输时产生的脉冲压缩效应和超连续谱现象,已经应用在飞秒激光脉冲压缩和相位控制、多波长光源、激光彩色显示等方面。因此,研究光脉冲在光子晶体光纤中传输特性研究具有重要的学术意义。 本文利用分布傅立叶方法,对不同初始参数的激光脉冲在光子晶体光纤中的传输特性进行数值模拟和分析,主要内容如下: 1.介绍了国内外光子晶体光纤及其应用研究的历史和现状,着重强调了PCF的性能特点和应用研究。 2.讨论了激光脉冲在熔石英光纤中传输的物理过程,给出了能够改变激光脉冲强度的线性和非线性因素。介绍了能够解释光脉冲在熔石英光纤中传输方程的形式——非线性薛定谔方程(NLSE),并研究了NLSE的数值解法——分步傅立叶法。 3.模拟了皮秒和飞秒啁啾高斯脉冲在光子晶体光纤中的压缩情况,就初始啁啾和初始输入功率对脉冲的压缩因子、品质因子、最佳光纤长度、峰值功率进行了分析。对飞秒脉冲压缩后的情况与皮秒脉冲的压缩进行了对比分析。 4.对超短脉冲在光子晶体光纤不同色散区的传输过程进行数值模拟,讨论了具有不同中心波长、初始功率和初始啁啾的脉冲在PCF中产生的超连续谱特性和非线性机理。 5.超连续谱的优化,是一个激光脉冲和光纤多参数优化组合的问题。发现光谱展宽存在一个最佳光纤长度和最佳啁啾值,而且最佳啁啾值随着脉冲峰值功率的增大而增大,基本上成线性关系。在最佳啁啾值时的光谱展宽也与功率成正比。这为飞秒脉冲在光子晶体光纤中获得最优的超连续谱提供了一定的依据。