本文選題：氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖　切入點(diǎn)：色散調(diào)控　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：碲酸鹽玻璃光纖具有非線性折射率高、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于寬帶光放大、光纖激光、光信息處理、超連續(xù)光源等器件研制中。為了進(jìn)一步拓寬該類光纖材料的光透過窗口,最近我們研究組探索出了一種組分為TeO2-BaF2-Y2O3的氟碲酸鹽玻璃體系,其透過窗口覆蓋0.4~6μm。進(jìn)一步通過優(yōu)化光纖制備工藝,克服了氟碲酸鹽玻璃光纖拉制過程中容易析晶的問題,拉制出了Ho3+摻雜的氟碲酸鹽玻璃光纖,并且獲得了高效率的2μm激光輸出。另外,我們的前期研究結(jié)果表明,該類氟碲酸鹽玻璃光纖還有望被用于研制寬波段超連續(xù)光源。在攻讀博士期間,作者圍繞色散調(diào)控的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖的設(shè)計(jì)、制備以及如何實(shí)現(xiàn)寬波段超連續(xù)光源等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,取得了以下研究結(jié)果:(1)設(shè)計(jì)和制備出了空氣包層的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖,通過調(diào)節(jié)空氣孔與纖芯的相對(duì)大小實(shí)現(xiàn)了對(duì)氟碲酸鹽光纖色散的大范圍調(diào)控;進(jìn)一步設(shè)計(jì)和制備出色散漸變的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖,其零色散波長(zhǎng)從1735 nm變化到845 nm。(2)研究了橫向、縱向色散調(diào)控對(duì)氟碲酸鹽光纖中發(fā)生的非線性光學(xué)效應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)縱向色散調(diào)控的加入可以實(shí)現(xiàn)寬波段范圍的相位匹配,從而有利于獲得更寬帶寬的超連續(xù)光源。在實(shí)驗(yàn)上,利用孔徑比為0.8、芯徑為6μm的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖作為非線性介質(zhì),采用波長(zhǎng)為1560 nm的飛秒激光作為泵浦源,獲得了覆蓋620~2770 nm的超連續(xù)光源。進(jìn)一步通過增大氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖的孔徑比實(shí)現(xiàn)了對(duì)拉曼孤子與色散波相位匹配關(guān)系的調(diào)控,利用孔徑比為2.5、芯徑為4μm的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖作為非線性介質(zhì),采用波長(zhǎng)為1560 nm的飛秒激光作為泵浦源,獲得了覆蓋437~2850 nm的超連續(xù)光源,并觀察到了中心波長(zhǎng)位于489 nm的色散波。(3)在色散漸變的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖中發(fā)現(xiàn)了高階孤子和三次諧波“呼吸”現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)上,利用孔徑比為3、纖芯直徑為3μm的氟碲酸鹽微結(jié)構(gòu)光纖作為非線性介質(zhì),采用波長(zhǎng)為1560 nm的飛秒激光作為泵浦源,測(cè)量了輸出超連續(xù)譜與泵浦功率的變化關(guān)系,觀察到了劇烈的高階孤子“呼吸”現(xiàn)象。進(jìn)一步研究了高階孤子“呼吸”現(xiàn)象對(duì)色散波和三次諧波信號(hào)的影響,發(fā)現(xiàn)色散波并未出現(xiàn)“呼吸”現(xiàn)象,而三次諧波呈現(xiàn)出明顯的“呼吸”特征。
[Abstract]:Tellurite glass fiber has been widely used in wideband optical amplification, optical fiber laser, optical information processing and so on, due to its high nonlinear refractive index, thermal stability and chemical stability. In order to further widen the optical transmission window of this kind of optical fiber materials, we have recently explored a kind of fluorine tellurite glass system which is composed of TeO2-BaF2-Y2O3. The window covers 0.4 渭 m. By optimizing the fabrication process of the fiber, the problem of easy crystallization in the drawing process of fluorotellurite glass fiber is overcome, and the fluorine tellurite glass fiber doped with Ho3 is produced. In addition, our previous research results show that this kind of fluorotellurite glass fiber is expected to be used in the development of broadband supercontinuum light source. In this paper, the design and fabrication of dispersion-regulated fluorine tellurite microstructural fiber and how to realize the broadband supercontinuum light source are systematically studied. The following results are obtained: (1) the air-clad fluorotellurite microstructured fiber is designed and fabricated, and the dispersion of fluorotellurite fiber is controlled in a wide range by adjusting the relative size of the air pore and the core. The influence of transverse and longitudinal dispersion regulation on the nonlinear optical effect in fluorotellurite fiber was studied by further designing and fabricating fluorine tellurite microstructural fiber with zero dispersion wavelength from 1735 nm to 845 nm 路m ~ (2). It is found that the addition of longitudinal dispersion control can achieve phase matching in a wide band range, which is conducive to obtaining a wider bandwidth supercontinuum light source. Using fluorotellurite micro-structure fiber with aperture ratio of 0.8 and core diameter of 6 渭 m as nonlinear medium, femtosecond laser at wavelength of 1560 nm is used as pump source. A supercontinuous light source covering 620 / 2770 nm was obtained. Furthermore, the phase matching between Raman soliton and dispersion wave was regulated by increasing the aperture ratio of fluorotellurite microstructured fiber. Using fluorotellurite microstructured fiber with aperture ratio of 2.5 and core diameter of 4 渭 m as nonlinear medium and femtosecond laser with wavelength of 1560 nm as pump source, a supercontinuous light source covering 437 nm and 2850 nm was obtained. It is observed that the dispersion wave with the center wavelength at 489 nm has found the higher-order solitons and third-harmonic "breathing" phenomena in the dispersion-graded fluorotellurite microstructured fiber. The relationship between output supercontinuum spectrum and pump power was measured by using fluorotellurite microstructured fiber with aperture ratio of 3 and core diameter of 3 渭 m as nonlinear medium and femtosecond laser at wavelength of 1560 nm as pump source. The phenomenon of "breathing" of high-order solitons is observed, and the influence of "breathing" of high-order solitons on dispersion waves and third-harmonic signals is further studied. It is found that there is no "breathing" phenomenon in dispersive waves. And the third harmonic wave shows obvious "breath" characteristic.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：1681029