超連續(xù)譜因具有高亮度、寬頻譜、穩(wěn)定性好和價格便宜等優(yōu)點(diǎn),在光譜分析、高精度光學(xué)頻率測量、光纖通信以及白光光源等方面具有極其重要的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。和傳統(tǒng)的石英光纖相比,硫化物光纖和光子晶體光纖因具有高非線性系數(shù)和極高的紅外透過率等特點(diǎn)而受到越來越廣泛的關(guān)注,基于其產(chǎn)生超連續(xù)譜是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文分別基于硫化物光纖和光子晶體光纖在超連續(xù)譜的產(chǎn)生方面開展了相關(guān)的理論研究工作,具體包括以下幾個方面:（1）根據(jù)麥克斯韋方程組,逐步推導(dǎo)出光脈沖在光纖中的傳輸方程,并最終得到了廣義非線性薛定諤方程,隨后采用分布傅里葉的方法對其進(jìn)行數(shù)值求解,從而構(gòu)建起光脈沖在光纖中傳輸演化的理論模型。（2）基于建立的光脈沖在光纖中傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?數(shù)值研究了硫化物光纖傳輸過程中輸入脈沖參數(shù)（包括脈沖峰值功率、脈沖寬度、初始頻率啁啾）以及參考光纖長度對超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),輸出光譜寬度隨輸入脈沖的峰值功率和脈沖寬度的增加而增大;正啁啾有利于光譜展寬,負(fù)啁啾則恰恰相反。此外,當(dāng)初始頻率啁啾小于30時,超連續(xù)譜帶寬隨著初始頻率啁啾的增加而增大。當(dāng)初始頻率啁啾為30,峰值功率為1000 W,脈沖... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傅里葉光譜儀[9]

第1章緒論2圖1-1傅里葉光譜儀[9]在國防安全方面，超連續(xù)譜的應(yīng)用也非常廣泛，其優(yōu)良的特性在紅外檢測、夜視設(shè)備以及紅外反導(dǎo)導(dǎo)彈等尖端技術(shù)領(lǐng)域都具有廣大的應(yīng)用前景。目前，導(dǎo)彈系統(tǒng)探測器的波長已經(jīng)可以從3μm延伸到5μm，它們集報警、跟蹤、制導(dǎo)和擾亂等多種功能于一體。此外，紅外光譜遙感以及紅外對抗等技術(shù)的成功應(yīng)用，使得它們成為國防安全的一大重要組成部分，被各國予以重視。圖1-2時域OCT實(shí)驗(yàn)裝置[11]在生物醫(yī)學(xué)方面，高亮度的超連續(xù)譜光源已經(jīng)對熒光顯微鏡和生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響，如光學(xué)相干斷層掃描(OCT)和相干反斯托克斯拉曼散射等技術(shù)的研究應(yīng)用。Labruyère等人在他們的研究中報道了緊湊型白光超連續(xù)譜激光光源的最新發(fā)展。這些光源大多使用亞納秒級的微芯片激光器和光子晶

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文3體光纖，導(dǎo)致光譜在紫外、可見光和紅外區(qū)域得到展寬。文章同時還介紹了這種超連續(xù)譜光源在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的適用性，它們無論是在規(guī)模、堅(jiān)韌性、穩(wěn)定性還是在成本方面都有著顯著的優(yōu)勢，這些優(yōu)點(diǎn)使其在流式細(xì)胞術(shù)、CARS顯微鏡和光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)等方面擁有極其重要的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。光學(xué)相干斷層掃描是一種具有微米分辨率的橫截面成像技術(shù)。理論軸向的分辨率由光源的中心波長和帶寬所決定：帶寬越寬，軸向分辨率就越高，OCT成像的特性則取決于所使用的光波長度。使用生物醫(yī)學(xué)成像的超連續(xù)譜可以研究超高分辨率OCT對波長的依賴性：Nishizawa等人基于超短脈沖和非線性光纖，分別在中心波長λ=0.8,1.1,1.3和1.7μm的條件下產(chǎn)生了寬帶、高功率和低噪聲的超連續(xù)譜，圖1-2所示正是他們所使用的實(shí)驗(yàn)裝置圖。在研究的過程中，他們正是通過生物醫(yī)學(xué)成像的超連續(xù)譜研究了超高分辨率的OCT對于波長的依賴性。1.3超連續(xù)譜的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在1986年，Corkum等人就從高壓的Ar,Kr,Xe,H2或CO2中，利用2ps或70fs、0.6μm、能量小于500μJ的脈沖觀察到了從紫外區(qū)域跨越到紅外區(qū)域的超連續(xù)譜的產(chǎn)生[12]。在經(jīng)歷了最初利用塊狀材料以及石英光纖材料產(chǎn)生超連續(xù)譜的發(fā)展后，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向了非石英光纖。作為超連續(xù)譜產(chǎn)生的理想傳輸介質(zhì)，通過對非石英光纖的纖芯和包層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以得到較強(qiáng)的非線性效應(yīng)和合適的色散特性。2004年，Karen等人報道了在高非線性光子晶體光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生，他們所使用的光纖具有兩個相鄰分布的零色散波長。在研究的過程中，超連續(xù)譜是通過自相位調(diào)制效應(yīng)和相位匹配的四波混頻效應(yīng)共同作用而產(chǎn)生的，而不像光子晶體光纖的初始階段那樣會發(fā)生孤子裂變的現(xiàn)象[13]。圖1-3超連續(xù)譜光源

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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