本文關鍵詞： 亞波長光纖 色散曲線 非線性系數(shù)曲線 超連續(xù)譜 有限元法　出處：《北京交通大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,高非線性光纖被廣泛應用于超連續(xù)譜領域。目前,亞波長光纖作為高非線性光纖的一種,由于具有損耗小、波導色散大、非線性系數(shù)高等特點,已成為當前的研究熱點之一。本文的研究工作是通過改變亞波長光纖的半徑及包層材料來獲得平坦變化的正常色散曲線,并以此產(chǎn)生平坦可見波段超連續(xù)光譜,具體的工作如下:首先,研究了不同半徑的空氣包層亞波長光纖的群速度色散特性和非線性特性。主要是通過調(diào)整亞波長光纖的半徑的方法來進行數(shù)值計算。先設置幾組纖芯半徑間隔為200 nm的亞波長光纖進行數(shù)值計算,找出兩組相近且處于正常色散區(qū)的色散曲線。對于這兩組亞波長光纖,設置纖芯半徑間隔為50 nm,進一步計算色散曲線。最后得到了一組色散曲線相對平坦的亞波長光纖。其次,研究了不同包層材料的亞波長光纖的群速度色散特性和非線性特性。相對于空氣包層,本文選用了水、重水、匹配油三種不同的材料作為亞波長光纖的包層。對于不同包層的亞波長光纖,通過有限元仿真計算,不同半徑的亞波長光纖的色散曲線。結果表明,對于水包層亞波長光纖而言,當纖芯半徑為800 nm時,可獲得777 nm-1685 nm波段內(nèi)平坦變化的正常色散曲線;對于重水包層而言,當纖芯半徑為920nm,可獲得593nm-1800nm波段內(nèi)平坦變化的正常色散曲線;對于匹配油包層而言,當纖芯半徑為1150 nm,可獲得626 nm-1800nm波段內(nèi)平坦變化的正常色散曲線。為了提高光纖的非線性系數(shù),提出并且研究了改進的亞波長光纖的色散和非線性特性。最后,通過廣義非線性薛定諤方程的數(shù)值求解,計算光纖中超短脈沖的演變,其中,當水包層時,當纖芯半徑為800nm,獲得了波長范圍為645nm-1238 nm且平坦性較好的超連續(xù)譜,當利用改進的亞波長光纖時,同樣的情況下,獲得了3dB波長范圍415 nm-1355 nm且平坦性較好的超連續(xù)光譜。
[Abstract]:In recent years, high nonlinear fiber has been widely used in the field of supercontinuum spectrum. At present, subwavelength fiber as a kind of high nonlinear fiber has the characteristics of low loss, large waveguide dispersion and high nonlinear coefficient. The research work in this paper is to obtain the normal dispersion curve of flat change by changing the radius of subwavelength fiber and cladding material, and to produce the flat visible band hypercontinuum spectrum. The specific work is as follows: first. The group velocity dispersion and nonlinear characteristics of air-cladding sub-wavelength fiber with different radii are studied. The numerical calculation is mainly carried out by adjusting the radius of sub-wavelength fiber. 200. The subwavelength fiber at nm is numerically calculated. The dispersion curves of the two groups are found in the normal dispersion region. For the two groups of sub-wavelength fibers, the core radius interval is set at 50 nm. Finally, a set of subwavelength fibers with relatively flat dispersion curves are obtained. Secondly. The group velocity dispersion and nonlinear characteristics of subwavelength fiber with different cladding materials are studied. Compared with air cladding, water and heavy water are selected in this paper. Three different materials of matching oil are used as the cladding of sub-wavelength fiber. The dispersion curves of subwavelength fiber with different radius are calculated by finite element simulation for the subwavelength fiber with different cladding. The results show that. For water-clad sub-wavelength fiber, when the core radius is 800nm, the normal dispersion curve with flat variation in 777nm band can be obtained. For heavy water cladding, when the core radius is 920nm, the normal dispersion curve with flat variation in 593nm-1800 nm band can be obtained. When the core radius is 1 150 nm, the normal dispersion curve in 626 nm-1800nm band can be obtained. In order to improve the nonlinear coefficient of fiber, the normal dispersion curve can be obtained. The dispersion and nonlinear characteristics of the improved sub-wavelength fiber are proposed and studied. Finally, the evolution of ultrashort pulses in the fiber is calculated by solving the generalized nonlinear Schrodinger equation. When the core radius is 800nm, the wavelength range is 645nm-1238nm and the flatness is better. When the modified sub-wavelength fiber is used, the same condition is obtained. A 3dB wavelength range of 415 nm-1355 nm with good flatness has been obtained.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN253

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