论文部分内容阅读
中红外（MIR）波段的激光有着众多的应用，超连续谱（SC）是一种可以产生宽带光谱的物理效应，利用光纤来产生MIR波段的SC，可以结合MIR和SC的优点，正受到越来越多的关注。此外，对于科学和工程领域的应用来说，中红外光纤激光器的波长调谐性能是比较重要的，利用孤子自频移（SSFS）效应可以产生较大的频移量，是一种比较有前景的方案。本文主要进行了如下的工作： 1.介绍了时域形式和频域形式的脉冲传输方程，其中，频域形式的脉冲传输方程可以将有效模场面积和波长的相关性以及损耗系数和波长的相关性很自然地包括进去，被广泛用于非线性介质产生的SC中。此外，还介绍了与SC产生相关的几种典型物理效应。引入了时频图、噪声模型以及一阶复相干度这些参数，可以对产生的超连续谱进行分析。 2.设计了一种As2Se3-As2S5复合材料光子晶体光纤（PCF）。当空气孔距离为3.2μm，空气孔直径为1.6μm时，可以得到1-10μm波段的近零平坦全正色散曲线。利用优化得到的全正色散曲线，通过求解频域形式的脉冲传输方程，研究了脉冲参数以及光纤长度对于产生的中红外超连续谱的影响。当用波长为3μm、峰值功率为16.8kW的飞秒脉冲泵浦3cm长的硫化物PCF时，可以产生1.4-10μm的中红外SC，且产生的SC在整个光谱范围内都具有很好的相干性。 3.对3.5μm的飞秒脉冲抽运氟化物阶跃光纤和亚碲酸盐阶跃光纤时的SSFS进行了数值研究。当用3.5μm波段的飞秒脉冲抽运这两种光纤时，通过改变抽运脉冲的峰值功率，光纤中都可以产生3.5-5μm范围内的波长调谐。对于亚碲酸盐光纤来说，将最红移孤子的中心波长移动到5μm所需的泵浦峰值功率要比氟化物光纤的低很多，且最红移孤子在输出脉冲中具有较高的能量占比。当亚碲酸盐阶跃光纤的长度优化到22cm，通过将抽运峰值功率从10kW提高到120kW，最红移孤子的中心波长可以实现在3.5-5μm范围内的调谐，且该调谐范围内最红移孤子的能量占输入总能量的比例都大于50%，这意味着大部分输入能量都转移到最红移孤子中。当峰值功率继续增加时，最红移孤子可以实现更长波长处的频移，但是由于长波长处的较大反常色散值以及较高损耗，能量转移效率会降低。