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《液態(tài)物質(zhì)填充的空芯光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、http://www.paper.edu.cn液態(tài)物質(zhì)填充的空芯光子晶體光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的研究*121**張會，袁景和，常勝江1南開大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)研究所，光電信息科學(xué)教育部重點實驗室，天津3000712煙臺大學(xué)光電信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，煙臺264005Email:sichang@nankai.edu.cn摘要：本文研究了在空芯光子晶體光纖（HC-PCF）的纖芯空氣孔中填充高折射率高非線性系數(shù)的液態(tài)物質(zhì)三氯甲烷后光子晶體光纖的色散性質(zhì)，其零色散波長可在800nm左右調(diào)節(jié)。分析了中心波長800nm的鈦寶石飛秒
2、激光脈沖在填充后的光子晶體光纖(PCF)反常色散區(qū)傳輸產(chǎn)生的超連續(xù)譜，因為填充物質(zhì)較好的非線性性質(zhì)及色散性質(zhì)，激光脈沖可在較短的傳輸距離及較小的損耗下得到頻譜范圍600nm－1200nm的超連續(xù)譜。關(guān)鍵詞：超連續(xù)譜，HC-PCF，光纖色散中圖分類號：TN2521、引言光子晶體光纖超連續(xù)譜的產(chǎn)生一直是近年的研究熱點，超連續(xù)譜也已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得[1][2]到了廣泛的應(yīng)用，如度量衡，光學(xué)相干層析成像，相干反斯托克斯拉曼散射(CARS）共[3][4]焦顯微術(shù)等領(lǐng)域，特別是在CARS顯微成像方面，超寬頻多路CA
3、RS顯微鏡要求大于-12500cm帶寬的超連續(xù)光源。超連續(xù)譜產(chǎn)生的主要機制為光纖的色散性質(zhì)和光與纖芯物質(zhì)的非線性作用產(chǎn)生的自相位調(diào)整、自變陡效應(yīng)、脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)以及四波混頻等非線性效[5][6]應(yīng)。全反射式熔融石英芯的PCF由于石英非線性系數(shù)較小，要想得到較好的超連續(xù)譜只有通過增大激光脈沖的功率和傳輸距離來實現(xiàn)，但傳輸距離的增大會使脈沖損耗衰減增大，同時激光功率的增大也是有限的。如果采用高非線性系數(shù)的PCF，就有可能在較低的輸入功率，較小的傳輸距離的情況下產(chǎn)生超連續(xù)譜。[7]因此在HC-PCF的空氣
4、孔中填充各種氣體、液體、液晶的研究得到了廣泛關(guān)注，尤其是在HC-PCF中填充液晶分子，利用液晶分子折射率各向異性及液晶相列方向電場可調(diào)的特[8]性制造光開關(guān)或獲得雙折射光子晶體光纖。2006年俄國的A.B.Fedotov等人研究出一種高[9]非線性TF10玻璃制造的光子晶體光纖用于摻鉻鎂橄欖石激光脈沖的傳輸。此外一些具有較高的三階非線性系數(shù)和良好光學(xué)性質(zhì)的液態(tài)有機物和聚合物材料在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐*教育部博士點基金資助項目（批準(zhǔn)號：20030055022）；國家自然科學(xué)基金項目(批準(zhǔn)號：60277022
5、，60477009)；天津市科技攻關(guān)培育項目（批準(zhǔn)號：043100811）；南開大學(xué)科技創(chuàng)新基金資助.**通訊聯(lián)系人.E-mail:sjchang@nankai.edu.cnTEL：022-235045711http://www.paper.edu.cn[10]漸增加。如二硫化碳被用來填充空芯光纖來得到光譜展寬，但得到的光譜不是超連續(xù)譜而是一些孤立的峰，主要是因為入射激光脈沖波長不在光纖的反常色散區(qū)且中心波長沒有接近光纖的零色散波長。本文利用包層折射率模型及慢變包絡(luò)近似的標(biāo)量波理論模擬了在空芯光子晶體光
6、纖纖芯空氣孔中填充高折射率高非線性系數(shù)的液態(tài)物質(zhì)三氯甲烷后PCF的色散性質(zhì)。然后分析了中心波長800nm的鈦寶石飛秒激光脈沖在填充了三氯甲烷的PCF反常色散區(qū)零色散波長附近傳輸產(chǎn)生的超連續(xù)譜。2、液體填充的HC-PCF的色散特性2.1HC-PCF在HC-PCF中纖芯的折射率較小所以當(dāng)激光脈沖在這種光纖中傳輸時不遵循全反射原理，而是借助于光子禁帶效應(yīng)傳播。PCF利用包層中高度有序排列的空氣孔形成光子帶隙（PBG），纖芯則是在PBG中引入缺陷，使光僅能在缺陷態(tài)中傳播。剖面圖如圖1。PCF空氣孔直徑為2r，包
7、層空氣孔間距為Λ，中心空氣孔直徑為2a，激光脈沖在HC-PCF中無限單模傳[11]輸，99％的能量在空氣芯中傳輸。本文模擬在這種HC-PCF的中芯空氣孔中填充高折射率高非線性系數(shù)的液態(tài)物質(zhì)，使飛秒激光脈沖在這種填充的PCF中傳播時遵循全反射原理，從而得到超連續(xù)譜。圖1HC-PCF端面圖2.2三氯甲烷的折射率色散[12]三氯甲烷(CHCL3)的折射率由以下公式給出：-28-413-6n=1.431364+5632.41××λ-2.080510××λ+1.261310×λ（λ單位nm）CHCL3[13]圖2
8、給出了三氯甲烷的折射率與由包層有效折射率模型計算出的包層有效折射率(neff)的比較。只要填充液態(tài)的折射率大于包層有效折射率，則填充后的PCF即可遵循全反射原理，使脈沖在填充的纖芯中傳輸。2http://www.paper.edu.cn1.481.451.4n1.35CHCL31.3neff1.250.60.811.2λ/um圖2三氯甲烷和PCF包層有效折射率比較-142三氯甲烷具有很高的非線性系數(shù)，其非線性折射率為1.7×10cm/W，比
