高非线性光子晶体光纤中模式转化器的制作及其传输特性研究

光子晶体光纤的后处理技术是通过一些特殊的工具改变光纤结构参数从而实现光子晶体光纤潜在应用价值的重要技术手段，主要包括拉锥、膨胀后拉锥以及选择性空气孔塌缩等，利用后处理技术可以制作许多光子晶体光纤特有的光器件。本课题拟依托实验室已有的光子晶体光纤后处理技术实验平台，在高非线性光子晶体光纤中实现模式转化器的制作及其传输特性研究，具体内容有：1）在理论上实现光子晶体光纤纤芯变形后的传输特性模拟，并在实验中实现光子晶体光纤纤芯的任意变形；2）通过理论模拟找到高非线性光子晶体光纤中模式转化器的结构，并在高非线性光子晶体光纤中实现不同高阶模式转化器的制作，并进行相关测量；3）利用高阶模式转化器研究高阶模在高非线性光纤中的传输特性，并利用高阶模零色散点更接近紫外波段的特性，制作超短波段的高阶模超连续谱光源。4）利用高阶模式转化器进一步探索高阶模的一些特殊应用。

光子晶体光纤的后处理技术是通过一些特殊的工具改变光纤结构参数从而实现光子晶体光纤潜在应用价值的重要技术手段，主要包括拉锥、膨胀后拉锥以及选择性空气孔塌缩等。在本青年基金的支持下，完善了光子晶体光纤的各种后处理技术，实现了高非线性光子晶体光纤中模式转化器的制作及其传输特性研究，完成了本项目的全部研究内容，达到了预期的目标。共发表论文14 篇，其中SCI 收录13篇，获得国家发明专利授权2 项。. 具体研究内容有：. 1）在理论上完成了光子晶体光纤纤芯变形后的传输特性模拟；基于进一步完善了的光子晶体光纤的各种后处理技术，在实验中实现了不同光子晶体光纤纤芯的任意变形，如圆形芯到矩形芯、环形芯和大圆形芯，并对变性光纤的输出光斑进行了分析；并探索了各种后处理技术的实际应用，进一步拓展了光子晶体光纤应用价值。. 2）通过理论模拟得到了高非线性光子晶体光纤中模式转化器的结构，并在高非线性光子晶体光纤中实现了高阶模式转化器（LP01-LP02）的制作，对其进行了测试。. 3）创造性地提出了把高阶模式转化器反用来实现高阶模向低阶模转化的概念，理论模拟和实验均验证了该方法的可行性。基于此，在光纤中制作两个模式转化器，一个是实现LP01到LP02的转化，当LP02的独特光学特性利用完成后，再经LP02-LP01模式转化器将LP02转化成LP01，使输出光变为最常用的基模光，应用范围得到了极大的扩展。. 4）利用高阶模式转化器研究了高阶模在高非线性光纤中的传输特性，并利用高阶模零色散点更接近紫外波段的特性，制作了超短波段的高阶模超连续谱光源，并基于反向的模式转化器，实现了高阶模超连续谱光源向基模超连续谱光源的转变。模式转化器为非线性领域的研究提供了具有新色散特性的光源。