本文關(guān)鍵詞：基于石墨烯—微光纖混合波導的光學四波混頻特性研究

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【摘要】：光纖中的非線性效應(yīng)是目前光纖通信和傳感領(lǐng)域研究的熱點方向之一。一方面,光纖中的非線性效應(yīng)會對光纖系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利的影響：另一方面,四波混頻過程中會產(chǎn)生多個新頻率光,利用新頻率光的特性可以對多種光器件的性能進行優(yōu)化和擴展。當光束沿光纖傳輸?shù)倪^程中滿足一定的相位匹配條件時,就會產(chǎn)生包括四波混頻現(xiàn)象在內(nèi)的光學非線性效應(yīng)。因此,基于光纖的四波混頻效應(yīng)及其應(yīng)用已成為國內(nèi)外學者在光纖非線性領(lǐng)域的研究熱點。石墨烯,作為新型二維材料,自出現(xiàn)以來就備受國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。石墨烯材料具有獨特的光學特性,如極寬廣譜吸收特性、超高光學非線性特性等,是一種新穎的光學非線性材料,因此,開展石墨烯與微納尺度光波導結(jié)構(gòu)相結(jié)合的光學非線性特性和器件的研究,不僅在光纖非線性領(lǐng)域具有較高的研究價值,同時對形成一系列基于石墨烯與微納光波導結(jié)構(gòu)相結(jié)合的新型光子器件也具有參考意義。本文利用濕法轉(zhuǎn)移工藝,以化學氣相沉積法生長的石墨烯與微納光纖波導結(jié)構(gòu)進行有效結(jié)合,并實驗研究了其光學四波混頻特性。在該混合結(jié)構(gòu)中,利用石墨烯的光倏逝場增強效應(yīng)和廣譜高非線性特性,我們以微光纖為載體,設(shè)計了混合波導的結(jié)構(gòu)參數(shù),分析了其色散特性,并滿足相位匹配條件,成功實現(xiàn)了基于石墨烯-微光纖混合波導結(jié)構(gòu)的四波混頻現(xiàn)象。本文對基于石墨烯-微光纖混合波導結(jié)構(gòu)中的光傳輸和非線性特性,四波混頻的激發(fā)條件和轉(zhuǎn)換效率等進行了理論分析和實驗研究。本文主要研究內(nèi)容包括：(1)石墨烯-微光纖混合波導結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制備工藝研究和特性分析。(2)石墨烯材料三階光學非線性效應(yīng)和石墨烯-微光纖混合波導四波混頻特性的理論研究和仿真分析。(3)基于石墨烯-微光纖混合波導的四波混頻特性的實驗研究,包括設(shè)計了高功率脈沖光泵浦和飛秒脈沖光泵浦兩種情況下四波混頻效應(yīng)的實驗系統(tǒng)和測試方案。(4)分析了基于石墨烯-微光纖混合波導結(jié)構(gòu)四波混頻的特性、實驗結(jié)果和應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 微納光纖 非線性 四波混頻
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253;O613.71;TN814
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)11-14
• 1.2.1 四波混頻的背景和應(yīng)用11-12
• 1.2.2 石墨烯及微納光纖的研究動態(tài)12-14
• 1.2.3 基于石墨烯的四波混頻的研究14
• 1.3 本課題主要內(nèi)容及意義14-16
• 第二章 石墨烯-微光纖混合波導的非線性特性研究16-32
• 2.1 微光纖的光學傳輸特性16-19
• 2.2 石墨烯的光學特性分析19-22
• 2.2.1 石墨烯的復折射率19-21
• 2.2.2 石墨烯材料的高階非線性21-22
• 2.3 石墨烯-微光纖混合波導的光學傳輸特性22-25
• 2.3.1 石墨烯-微光纖混合波導的結(jié)構(gòu)模型22-23
• 2.3.2 石墨烯-微光纖混合波導的傳輸特性和模場分布23-25
• 2.4 石墨烯-微光纖中的四波混頻25-31
• 2.4.1 四波混頻理論基礎(chǔ)25-27
• 2.4.2 相位匹配與色散27-28
• 2.4.3 石墨烯-微光纖的非線性增益28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 石墨烯-微光纖混合波導的制備工藝研究32-40
• 3.1 微納光纖的制備32-34
• 3.2 石墨烯的制備34-36
• 3.3 石墨烯-微光纖混合波導制備36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 石墨烯-微光纖混合波導的光學四波混頻特性研究40-53
• 4.1 基于高功率脈沖光泵浦的四波混頻研究40-46
• 4.1.1 實驗系統(tǒng)與設(shè)備40-41
• 4.1.2 實驗步驟與說明41-42
• 4.1.3 實驗結(jié)果與分析42-46
• 4.2 基于飛秒脈沖光泵浦的四波混頻研究46-51
• 4.2.1 實驗系統(tǒng)與設(shè)備46-47
• 4.2.2 實驗步驟與說明47-48
• 4.2.3 實驗結(jié)果與分析48-51
• 4.3 本章小結(jié)51-53
• 第五章 結(jié)論與展望53-54
• 5.1 全文總結(jié)53
• 5.2 本研究課題的未來展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 攻讀碩士學位期間取得的成果59

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 于洋;張學亮;宋章啟;衛(wèi)正統(tǒng);孟洲;;微光纖耦合器制作及振動傳感特性研究[J];中國激光;2014年11期

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本文編號：946536