基于光子晶体光纤的超平坦相干超连续生成机理研究

Flat coherent supercontinuum becomes one of the hot topics recently. It plays an important role in the large-capacity communications, optical frequency metrology and optical coherence tomography etc. The mecha nism of flat coherent supercontinuum is still not clear yet which makes it become a challenging topic and to be solved urgently. A systematic study will greatly enrich the people to the understanding of the supercontnuum. Early studies of this project suggest thatthe flatness and coherence of supercontinuum can simultaneously be obtained under certain conditions. By observing the evolution of pulse with different parameters transmits photonic crystal fiber of different parameters, in-depth study the spectrum regulation mechanism in the process of supercontinuum generation; Take the flatness and coherence as the main indicator, study the relation between the indicator and those parameters; In-depth study on the generating mechanism of flatness and coherence supercontinuum, to summarize generation flat coherent supercontinuum general rules and conditions, which will be verified by experiments，to provide theoretical support and basis for generating flat coherent supercontinuum.

平坦相干超连续谱是近年来非线性光纤光学研究的热点之一，它在超大容量通信、光频率计量以及光学相干层析等诸多领域都有重要应用。但平坦相干超连续谱的产生机制尚不清楚，这成为超连续谱研究领域内一个富于挑战性又亟需解决的课题。而对平坦相干超连续谱进行系统的理论研究，必将极大的丰富人们对超连续谱的认识。在前期研究的基础上，我们拟采用改进的四阶龙格-库塔算法对光子晶体光纤中超连续谱生成过程进行数值模拟，深入研究超连续谱生成过程中频谱调控机理；探讨脉冲光源和光子晶体光纤中不同物理参量分别与超连续谱平坦性、相干性之间的关联性；然后以平坦度和相干度为主要指标，探讨平坦相干超连续谱的生成机制，归纳总结生成平坦相干超连续谱的规律，并对结论进行实验验证。通过本项目的研究，希望能从本质上揭示超连续谱生成过程中的频谱调控机理，进而给出产生平坦相干超连续谱的最优条件，为平坦相干超连续谱的生成提供理论理论支持和实验依据。

明确影响生成超连续谱光源的性质的因素及其相互作用机理，对其在超大容量通信系统、光频率梳以及光学相干层析中的应用具有十分重要的意义，超连续谱光源较为重要的性质有平坦性、相干性以及频带宽度，国内外很重视对这些性质的研究。本项目针对影响超连续谱的性质的因素以及其复杂的相互作用过程进行了系统性的深入细致探究，获得一系列的研究成果。首先，深入分析导致正常色散区超短脉冲光源频谱展宽过程中的光谱收缩的原因，引入增益周期的概念对展宽光谱的低功率部分光谱收缩现象进行解释；对具有不同参数下的超短脉冲在光纤正常色散区的演化过程进行进行数值研究，通过对比研究不同光源参数条件下所生成超连续谱的特性得到一些定性结论；然后进一步探究对泵浦脉冲在光纤正常色散区对生产超连续谱的平坦性和相干性的造成的影响；基于广义非线性薛定谔方程的光脉冲在光纤中的演化模型，研究反常色散区双脉冲泵浦条件下，其非线性相互作用机理，以及对所生成超连续谱宽度的影响；将超短脉冲在非线性光纤传输过程中基于各种非线性复杂动态博弈问题转化基于各种非线性效应的脉冲内非线性作用；在深入研究超短脉冲频谱展宽中非线性动态博弈过程的基础上，为提出非线性过程线性管理思路，为研发出具有定制超连续谱光源性质的光源生成系统提供思路和理论依据。