论文摘要
光子晶体光纤灵活的设计和特殊的导光机制，使其展现出许多普通光纤所不能比拟的奇异特性，并被广泛应用于非线性光学、医学和光通信等方面。小纤芯光子晶体光纤已成为超连续谱产生的一种重要途径。光纤超连续谱源于光纤中复杂的非线性效应，其宽度可以达到两个倍频程以上，这使得超连续谱作为光源可以广泛应用在光通信、光学相干摄影术、光度量学、生物医学、脉冲压缩等领域。本文主要对光子晶体光纤中超连续谱的产生和超连续谱的相干、倍频特性进行了大量的实验研究，主要内容如下：1．对光子晶体光纤的概念、导光原理、特性、制备方法以及应用领域进行了比较详细的介绍。对光脉冲在光纤中传输的基本理论和光纤中超连续谱产生涉及到的几种重要的非线性效应进行了简单的介绍和理论推导。2．采用不同的泵浦源和不同参数的光子晶体光纤进行了超连续谱产生的实验研究，并获得了丰富的实验结果，主要包括：采用锁模钛宝石飞秒激光器产生中心波长为800nm、脉冲宽度为200fs的光脉冲分别泵浦长度为0.5m和1.2m的保偏光子晶体光纤和高非线性光子晶体光纤产生光谱宽度为850nm和400nm的超连续谱：采用微芯片固体激光器产生波长为1064nm、脉冲宽度为750ps的光脉冲分别泵浦零色散波长为1550nm和800nm的光子晶体光纤，其长度分别为100m和30m，产生超连续谱的光谱宽度分别为700nm和750nm：利用锁模掺铒光纤激光器输出波长为1550nm，脉冲宽度为60fs的光脉冲泵浦零色散波长为1550nm、长度为100m的光子晶体光纤产生光谱宽度为450nm的超连续谱；采用锁模钛宝石飞秒激光器泵浦长度为0.5m的保偏光子晶体光纤产生超连续谱的功率为110mW。3．在飞秒激光脉冲泵浦保偏光子晶体光纤获得超连续谱的研究成果基础之上，以部分相干光理论为依据，采用以迈克尔逊干涉仪为核心的两套不同实验方案，对超连续谱光源的时间相干性和空间相干性进行了分析和测量，计算得到其相干长度为6.5μm，对应相干时间为10.83fs，零点互相干度为0.77，这些数据表明超连续谱光源具有差的时间相干性和好的空间相干性。测量得到泵浦源锁模钛宝石飞秒激光的相干长度为59.14μm。分析了不同超连续谱光谱展宽程度对其时间相干性的影响。4．对锁模钛宝石飞秒激光脉冲泵浦保偏光子晶体光纤获得超连续谱进行了倍频的实验研究。首先对泵浦光使用两块厚度分别为3mm和0.05mm的BBO晶体进行倍频，倍频效果都十分显著。对超连续谱用厚度为0.05mm的BBO晶体进行倍频，观察到丰富的倍频光成分。