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飞秒脉冲下光子晶体光纤中超连续谱的生成

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简介:
本研究探讨了在飞秒激光作用下,光子晶体光纤中产生的超连续谱现象及其特性,分析其形成机制和应用前景。 我们利用掺铒光纤激光器在1550 nm中心波长下生成了120 fs脉冲序列,并将其引入一段40米长的色散平坦高非线性光子晶体光纤中,进行了超连续谱产生的实验研究。该光纤具有约11 W-1·km-1的非线性系数,在1500至1650 nm波段内展现出小于1.2 ps/(nm·km)变化范围内的平坦色散曲线。当入纤功率达到20.8 dBm时,我们成功生成了超过480 nm(以20 dB带宽计)的超连续谱,其光谱覆盖从1220至1700 nm区间,并且在两个通信窗口内表现得相对平坦。此结果对于超连续光源及波长变换等领域的应用具有重要意义。

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    本研究探讨了在飞秒激光作用下,光子晶体光纤中产生的超连续谱现象及其特性,分析其形成机制和应用前景。 我们利用掺铒光纤激光器在1550 nm中心波长下生成了120 fs脉冲序列,并将其引入一段40米长的色散平坦高非线性光子晶体光纤中,进行了超连续谱产生的实验研究。该光纤具有约11 W-1·km-1的非线性系数,在1500至1650 nm波段内展现出小于1.2 ps/(nm·km)变化范围内的平坦色散曲线。当入纤功率达到20.8 dBm时,我们成功生成了超过480 nm(以20 dB带宽计)的超连续谱,其光谱覆盖从1220至1700 nm区间,并且在两个通信窗口内表现得相对平坦。此结果对于超连续光源及波长变换等领域的应用具有重要意义。
  • 大模场与调控
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    本研究探讨了在大模场光子晶体光纤中生成和调控超连续谱的方法和技术,分析了其物理机制及潜在应用。 本段落研究了利用大模场光子晶体光纤产生高功率、高质量超连续谱的方法,并采用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程(GNLSE),模拟了光脉冲在该类光纤中的传输过程和超连续谱的生成机制。特别关注了光纤长度及抽运脉冲峰值功率与啁啾对超连续谱产生的影响,并探讨了大模场光子晶体光纤中非线性展宽的过程。 研究表明,超连续谱产生可分为初始展宽、剧烈展宽和饱和展宽三个阶段。通过优化选择光纤的长度,在输出时让其处于剧烈展宽阶段可以实现较宽带宽与高效生成的目标。此外,抽运脉冲峰值功率对光谱宽度有显著影响:低输入功率条件下,频谱呈现对称性扩展,并主要由自相位调制(SPM)效应控制;随着功率增加,短波端变化不大而长波方向展宽明显,同时时域内出现振荡调制现象。这种调制与光的分裂有关。 抽运脉冲初始啁啾也显著影响超连续谱生成:正向啁啾情况下,其大小对结果影响较小且蓝移部分基本不变;但负向大值条件下,红移端能量会随啁啾增大而向长波方向转移。总体来看,在特定范围内调整这些参数可优化输出光谱特性。
  • PCF-FFT.rar_色散_matlab__SC_传输_
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    本资源包包含使用Matlab编写的程序,用于模拟光子晶体光纤中的超连续谱生成及色散效应。适用于研究非线性光学和光纤通信领域。 采用分布傅里叶变换方法来计算并分析光子晶体光纤中超连续谱的生成与传输特性。
  • 与解析
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    本研究探讨了超连续谱在光纤中生成的物理机制及其实验实现,并分析其在光学领域的应用前景。 利用MATLAB分析了光纤中超连续谱的产生及其谱线展宽情况。研究结果表明,在光纤传输过程中超连续谱的形成主要是由拉曼自频移、群速度色散、自相位调制以及三阶色散效应共同作用的结果。文中还介绍了在光纤传输中实现光谱增宽的方法。
  • 与皮高斯色散及瞬态吸收(MATLAB)
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    本研究运用MATLAB软件分析飞秒和皮秒激光在光纤中的高斯脉冲传输特性及其色散效应,并探讨了飞秒瞬态吸收光谱。 在IT领域特别是在光学通信与光子学研究中,飞秒及皮秒激光技术占据着关键地位。这些超短脉冲的产生及其传播涉及复杂的物理现象和技术应用,包括高斯脉冲、光纤色散以及瞬态吸收光谱分析等。 飞秒和皮秒激光指其脉宽分别在10^-15至10^-12秒量级内的激光。这种极短时间内产生的超短脉冲让科学家能够以非常精细的时间尺度观察并控制物质,从而为生物医学、材料科学及量子信息处理等领域提供了巨大潜力。 高斯脉冲是一种常见的激光脉冲形状,因其幅度分布符合高斯函数而得名。它的一个显著特征是中心强度最高且两侧迅速衰减,具有优良的光束质量和单色性。当在光纤中传输时,这种脉冲会受到光纤色散的影响。 色散现象是指不同波长的光以不同的速度传播,在超短脉冲的情况下会导致其展宽或时间上的扩散,从而降低峰值功率和能量集中度。高斯脉冲通过啁啾(频率随时间变化)来描述在光纤中的这种色散效应:正啁啾表示频率随着时间增加而上升;负啁啾则相反。 此外,非线性效应也是影响超短脉冲传播的重要因素之一。例如自相位调制会导致脉冲自身相位根据强度的变化而改变,交叉相位调制会影响不同强度的脉冲之间的相位关系等。这些现象与色散相互作用后会产生更复杂的脉冲展宽和形状变化。 瞬态吸收光谱技术利用超短激光来探测物质在极短时间内对光能的吸收及能级跃迁情况,并通过测量这种吸收随时间的变化,获取有关反应动力学、电子转移等动态过程的信息。MATLAB作为一种强大的数学与科学计算软件,在模拟和分析这些复杂数据方面发挥着重要作用。 综上所述,结合飞秒皮秒激光技术以及高斯脉冲在光纤中色散现象的应用为科学研究提供了强有力的工具,并对推动光学通信向高速化、微型化及智能化方向发展至关重要。同时借助MATLAB作为数据分析平台的研究人员能够更深入地理解这些复杂系统的行为并优化设计改进实验。
  • PCF.zip_pcf_pcf_matlab__仿真_色散
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    本资源包提供用于模拟光子晶体光纤(PCF)的MATLAB代码,特别聚焦于研究其色散特性。适用于科研及工程教育中对PCF性能分析的需求。 使用MATLAB模拟光子晶体光纤,并计算其模场面积和色散等参数。
  • 非线性学效应 傅里叶变换及特性分析_研究_(soliton)理论_仿真
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    本论文深入探讨了光纤通信中的非线性光学现象,着重于超短光脉冲的傅里叶变换和光孤子特性,通过理论与仿真分析其传输行为及应用潜力。 超短脉冲是在谐振腔内增益与损耗、色散与非线性达到平衡状态时产生的现象。本模拟采用分步傅里叶方法求解薛定谔方程,以研究光孤子在光纤中的传输特性。
  • 布里渊增益特性分析
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    本文深入研究了光子晶体光纤中的布里渊效应,详细探讨了其独特的布里渊增益谱特性,为非线性光学领域提供了新的理论依据和技术支持。 本段落研究了全反射型光子晶体光纤(TIR-PCF)的结构参数对布里渊增益、布里渊峰数量以及相对峰值强度等布里渊增益谱特性的影响。通过分析这种光纤中的声光耦合效应,并利用有限元方法求解其中的光场和声场分布,进而探究空气孔层数、孔间距及直径等参数对布里渊增益谱(BGS)的影响,揭示了布里渊增益与声学模式数量随孔间距和直径变化的具体规律。此外,提出了一种新型结构设计——即具有类似渐变折射率分布的光子晶体光纤结构,在这种结构中空气孔直径由内向外逐渐增大。通过该设计可以实现峰值强度差为8 dB的双峰布里渊增益谱(BGS),从而应用于基于布里渊拍频谱(BBS)的光纤传感系统,使系统的信噪比提升2.5倍。
  • 啁啾在单模压缩
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    本文探讨了皮秒啁啾脉冲在单模光纤中通过自相位调制实现的时间压缩特性,分析其物理机制及优化条件。 本段落对单模光纤正群速色散区皮秒啁啾脉冲的非线性传输进行了近似解析分析与定量数值计算。结果表明,负啁啾脉冲在传播过程中可以得到有效压缩。其压缩比受初始峰值功率和初始啁啾程度的影响:当初始峰值功率一定时,随着初始啁啾程度增大,压缩比也相应增加;而当初始啁啾程度固定不变的情况下,则随初始峰值功率的提升而减少,这表明自相位调制效应会削弱脉冲的压缩效果。此外,计算结果还显示,在脉冲时间宽度被压缩的同时,其光谱带宽也会同步减小。
  • 常用程序_Matlab应用
    优质
    本简介聚焦于利用Matlab软件在光子晶体光纤领域中的编程与仿真技术,涵盖设计、分析和优化等方面的应用实例。 这个程序可以计算任意波长下的一些光子晶体光纤的参数。