文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
高非线性光子晶体光纤的理论设计与制备研究
姓名:黄媛媛
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:刘海荣
20080530
摘要
超连续激光光源能够在很宽的光谱范围内同时产生高重复频率的多波长超短光脉
冲,与其他短脉冲光源相比具有谱宽较宽、稳定性较好及宽带相干性的优点,因而被
广泛应用于光通信、超短脉冲的产生、光相干层析及光频率测量等领域。由于具有较
高的非线性系数和灵活可控的色散特性,高非线性光子晶体光纤已经成为目前用于研
究产生超连续谱的重要研究对象。另外由于包层的独特结构,高非线性光子晶体的波
导色散对光纤色散的贡献很大,通过光纤结构的合理设计可使其零色散波长移至短波
长(670~880nm),利用工作在800nm波段的钛宝石飞秒激光器可在此光纤中产生丰
富的非线性现象。
光子晶体光纤自问世以来得到了迅速发展,制备工艺不断完善,新型的光纤设计
不断出现,目前已广泛应用于光电子学领域的前沿研究。本文对高非线性光子晶体光
纤的结构设计,光学传输特性,制备工艺和熔接关键技术进行了系统、深入的研究。
主要内容包括:
(1) 在广泛阅读国内外参考文献的基础上,分析比较现有的光子晶体光纤理论模拟
方法,说明选用光束传播法、平面波方法和有限元法分别作为光纤色散、非线性和衰
减特性模拟方法的原因。
(2) 研究高非线性光子晶体光纤的色散、非线性以及衰减特性,详述如何利用Rsoft
软件进行光纤结构设计,以及获得光纤的光学传输特性与光纤结构参数的关系,并通
过对模拟计算的结果的分析,介绍如何设计一种可利用钛宝石飞秒激光器产生平坦超
连续谱的高非线性光子晶体光纤。
(3) 介绍光子晶体光纤的制备工艺,根据理论设计的光纤结构制备出高非线性光子
晶体光纤产品。
(4) 结合光纤熔接理论,研究高非线性光子晶体光纤熔接关键技术。
(5) 测试并分析所制备出光纤的光学性能,展望通过光纤结构的优化设计和制备工
艺的进一步完善,制备出完全符合商用标准的光纤产品。
最后得出的结论:根据理论设计并结合现有的制备工艺和设备,制备出一种零色
散点在800nm附近,具有平坦色散的低衰减高非线性光子晶体光纤,利用泵浦波长在
I
800nm波段的钛宝石飞秒激光器在该光纤中得到了展宽超过900nm且较为平坦的超连续
谱。

关键词:光子晶体光纤高非线性超连续谱理论模拟
制备工艺熔接技术

II
Abstract
Supercontinuum sources have great advantages of broadband radiation, stability and
spatially coherent. They are starting to be used in applications such as optical
communications, the generation of ultra-short pulse, optical coherence tomography(OCT),
optical frequency metrology, and so on. Recent research efforts have been focus on the
development of supercontinuum sources using micro-structured fibers. Wide
Supercontinuum spectrum has been essfully generated by photonic crystal fiber (PCF)
owing to its highly nonlinearity and flexible design of the dispersion profile. In addition, the
tailorability of the cladding structure enables high flexibility in the design of the dispersion
profile facilitating different nonlinear effect, especially the zero-dispersion wavelength(ZDW)
can be shifted into short wavelength band(670-880nm)