【摘要】：光子晶體光纖是研究超連續(xù)譜的優(yōu)良介質(zhì),它的出現(xiàn)為為非線性光纖光學(xué)等領(lǐng)域的研究注入了新的活力。與傳統(tǒng)的光纖相比,它有一些非常特殊的性質(zhì),如無截止單模特性、可控的色散特性、高非線性特性等,這些特性給我們的研究帶來了非常大的方便。在光子晶體光纖中,超連續(xù)譜的產(chǎn)生是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性過程,光纖的結(jié)構(gòu)、色散效應(yīng)、自相位調(diào)制(SPM)、自陡峭效應(yīng)(SS)、交叉相位調(diào)制(XPM)等很多因素都會(huì)影響超連續(xù)譜的生成。將飛秒脈沖泵浦在光纖的反常色散區(qū),在介質(zhì)的非線性效應(yīng)和高階色散的微擾作用下,反常色散區(qū)的高階孤子將會(huì)分裂為基階孤子,并且在滿足相位匹配條件下,在孤子分裂過程中的正常色散區(qū)會(huì)輻射出色散波�；趶V義非線性薛定諤方程,本文數(shù)值研究了雙零色散波長(zhǎng)光子晶體光纖中正啁啾對(duì)色散波的產(chǎn)生以及孤子俘獲色散波的影響過程,同時(shí)分析了正啁啾對(duì)孤子穩(wěn)定性的影響,取得主要成果如下:第一:從麥克斯韋方程出發(fā),推導(dǎo)出光脈沖在光纖中傳輸所遵循的非線性薛定諤方程,并用分步傅里葉算法求解了廣義的非線性薛定諤方程,且對(duì)計(jì)算精度進(jìn)行了分析。接著采用模擬交叉相關(guān)頻率分辨光學(xué)開關(guān)(X-FROG)技術(shù),用來研究脈沖的時(shí)頻特性,以及分析孤子與色散波傳輸特性,并得到了孤子俘獲色散波的演化過程。第二:分析了在光子晶體光纖中色散以及主要非線性效應(yīng)對(duì)光脈沖傳輸?shù)挠绊�。群速度�?huì)使輸入脈沖發(fā)生展寬,展寬的速度與色散長(zhǎng)度有關(guān),并且脈沖的展寬速度僅僅和二階色散的絕對(duì)值相關(guān),與其正負(fù)無關(guān)。自相位調(diào)制導(dǎo)致輸出頻譜中出現(xiàn)了新的頻率成分,從而使光譜的輸出頻譜展寬。脈沖內(nèi)喇曼散射致使能量不斷地從藍(lán)移分量轉(zhuǎn)移到紅移分量,隨著傳輸距離的增加,這種能量轉(zhuǎn)移就表現(xiàn)為孤子頻譜的紅移。自陡峭效應(yīng)使輸出波形的峰值向脈沖后沿移動(dòng),致使脈沖變得不對(duì)稱。第三:數(shù)值模擬了在光纖反常色散區(qū)理想狀態(tài)下高階孤子的傳輸以及在高階色散和高階非線性作用下高階孤子的分裂以及色散波的產(chǎn)生,數(shù)值研究結(jié)果表明:在不考慮微擾的情況下,高階孤子將會(huì)呈周期性的演化;但是,當(dāng)考慮到光脈沖在光纖中傳輸受到微擾時(shí),高階孤子會(huì)分裂成基階孤子,并且向外輻射出能量。接著研究了啁啾對(duì)色散波能量分布、孤子穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:正啁啾能顯著的提升色散波的產(chǎn)生效率,產(chǎn)生的色散波強(qiáng)度與啁啾值成正比;并且能夠影響孤子的穩(wěn)定性。因此,選擇合適的啁啾值,利用正啁啾對(duì)色散波及俘獲波的調(diào)控作用可以用來提高超連續(xù)譜藍(lán)端的能量分布。
【圖文】：

圖１．１邋ＰＣＦ的結(jié)構(gòu)分類及導(dǎo)光示意圖逡逑）折射率引導(dǎo)型光子晶體光纖逡逑射率引導(dǎo)型ＰＣＦ由純石英纖芯和具有周期性空氣孔結(jié)構(gòu)的包層組域的折射率由空氣和玻璃的比率決定，可用有效折射率ｎｅｆｆ來代表。

上述方法我們稱之為對(duì)稱分步傅里葉法，該方法有效的提高了傅里葉方法的逡逑運(yùn)算精度，其誤差主要產(chǎn)生于傳輸步長(zhǎng)／／的三次項(xiàng)。若Ａ足夠小，則誤差將會(huì)大逡逑大的縮小。傅里葉算法原理如圖２．１，將光纖分成若干個(gè)很小的片段，每個(gè)小段長(zhǎng)逡逑為為，當(dāng)光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，每一個(gè)小段的前半段ｈ／２處，只考慮色散，后逡逑半段就只和非線性相關(guān)，對(duì)應(yīng)的每一個(gè)小段Ａ都如此考慮，循環(huán)往復(fù)計(jì)算，最終逡逑得到脈沖的輸出信號(hào)。逡逑ｕ＾＝0，ｔ）＾［）邋）邋）邋）邋）邋ｒｒｒｔ－邋？邋Ｃｒｒｒｉ＾ｕ（Ｖｒ，逡逑ｉ邋１卜邋Ｌ逡逑＼＜ｒｈ／２＞＼邋ｊｊ＼邐｜＜＾／２＞｜逡逑ｌ￣ｙ￣ｊ逡逑Ｙ邐只考慮非線性邐Ｙ逡逑只考慮色散邐只考慮色散逡逑圖２．１對(duì)稱分步傅里葉方法示意圖逡逑２．３．２算法精度分析逡逑分步傅里葉算法應(yīng)用廣泛，在數(shù)值模擬中，一般通過調(diào)節(jié)傳輸步長(zhǎng)和脈沖的逡逑取樣點(diǎn)數(shù)來確保其運(yùn)算精度。逡逑（１）傳輸步長(zhǎng)的選擇逡逑在分步傅里葉算法中，步長(zhǎng)的選擇是一個(gè)很重要的問題。為了較高的計(jì)算精逡逑度，我們要盡可能的采取較小的傳輸步長(zhǎng)。但是，若步長(zhǎng)太小，就會(huì)影響計(jì)算效逡逑率，，而步長(zhǎng)太大，將會(huì)導(dǎo)致失真結(jié)果的出現(xiàn)。所以，最佳步長(zhǎng)的選擇，既要顧及逡逑計(jì)算效率
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN253;O734

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王維彪,徐邁,陳明,馬少杰,夏玉學(xué);光子晶體光纖的原理和應(yīng)用[J];光機(jī)電信息;2003年07期

2 趙玲慧,魏志義;光子晶體光纖及其應(yīng)用[J];物理;2004年05期

3 馬東梅;;特種光子晶體光纖的設(shè)計(jì)和模擬[J];湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

4 楊鵬;;高非線性光子晶體光纖的研制[J];光通信技術(shù);2010年01期

5 冀玉領(lǐng);張聰;周桂耀;李曙光;侯藍(lán)田;;雙模光子晶體光纖的模間干涉效應(yīng)[J];激光雜志;2010年01期

6 龍梅;劉子麗;;光子晶體光纖及其研究現(xiàn)狀[J];攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào);2010年03期

7 王棟;陳琰;;光子晶體光纖研究[J];信息技術(shù);2010年10期

8 張?zhí)A藺;鄭風(fēng)振;劉笑東;;光子晶體光纖的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J];天津科技;2010年06期

9 牛靜霞;李靜;;光子晶體光纖的特性及應(yīng)用[J];中小企業(yè)管理與科技(下旬刊);2011年08期

10 李書婷;;光子晶體光纖的理論模型研究[J];商洛學(xué)院學(xué)報(bào);2012年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 仲琦;張舒怡;錢小石;徐飛;陸延青;;光子晶體光纖中的模式干涉[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2009年

2 王智;任國(guó)斌;婁淑琴;簡(jiǎn)水生;;光子晶體光纖器件研究進(jìn)展[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

3 崔亮;李小英;趙寧波;;基于光子晶體光纖的頻譜可控關(guān)聯(lián)光子[A];第十四屆全國(guó)量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)報(bào)告摘要集[C];2010年

4 姜源源;易麗清;魏泳濤;馮國(guó)英;;正方形多芯光子晶體光纖的有限元分析[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

5 劉小龍;張霞;黃永清;鄭龍;王亞苗;任曉敏;;光子晶體光纖表面增強(qiáng)拉曼散射襯底的研究[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2009年

6 唐仁杰;;光子晶體光纖制造技術(shù)的最近進(jìn)展[A];第三屆中國(guó)光通信技術(shù)與市場(chǎng)研討會(huì)論文集[C];2003年

7 張靚;陳亞孚;呂景文;;光線量子論研究光子晶體光纖的δ勢(shì)壘機(jī)制[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

8 倪屹;王青;張磊;彭江得;;采用光子晶體光纖進(jìn)行參量放大的理論模擬[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

9 王則民;田和臣;倪修瓊;;光子晶體光纖[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

10 楊榮昌;周國(guó)生;薛文瑞;宋麗軍;;用有限差分法分析方形多孔光子晶體光纖[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 陳傳武;光子晶體光纖項(xiàng)目通過驗(yàn)收[N];中國(guó)化工報(bào);2010年

2 記者 楊念明　通訊員 汪紅霞 實(shí)習(xí)生 羅璇;掌握新一代光纖研制技術(shù)[N];湖北日?qǐng)?bào);2010年

3 Q醚

本文編號(hào)：2535357