基于实芯光子带隙光纤的高能超连续谱激光光谱控制机理研究

Supercontinuum of controllable spectrum can be widely applied in military, communications, medicine, and so on. But there are few of related papers presently. In this proposal, solid-core photonic bandgap fibers (SC-PBGFs) are used to generate controllable high power Supercontinuum according to our previous investigation results, which makes the best use of the good optical properties, including controllable photonic bandgap, convenient dispersion design, and large mode-field diameter. This proposal mainly contains the following research contents: (1) Giving the general theoretical mode of the optical properties of SC-PBGFs by the Plane Wave Method and the Full-vector Finite Element Method; (2) Investigating the transmission theories of optical pulses in SC-PBGFs by the Generalized Nonlinear Schr?dinger Equation; (3) Designing and manufacturing SC-PBGFs, and measuring the optical parameters; (4) Experimentally investigating the high power Supercontinuum generation and control in SC-PBGFs, which can be used to validate and improve the related theories. This proposal provides a simple and effective scheme of photoelectrical countermeasures.

光谱可控的超连续谱激光在军事、通信、医学等众多领域有着广泛的应用前景，但目前相关研究还很少。基于项目组前期研究的结果，本项目将实芯光子带隙光纤（Solid-core photonic bandgap fibers，SC-PBGFs）带隙可控、色散设计灵活、大模场等特点有机结合起来，创新性提出利用SC-PBGFs实现高能超连续谱激光光谱控制的技术方案。本项目重点开展SC-PBGFs中高能超连续谱产生与控制机理研究：（1）采用平面波展开法和全矢量有限元法建立SC-PBGFs光学性能的一般理论模型；（2）采用广义非线性薛定谔方程建立脉冲光在SC-PBGFs中传输的一般理论模型，重点研究高能传输过程；（3）设计并在合作单位拉制SC-PBGFs，测量其光学特性；（4）开展SC-PBGFs中高能超连续谱产生与控制的实验研究，验证和完善相关理论。本项目为现代光电对抗提供了一条简单有效的技术途径。

光谱可控的超连续谱激光在军事、通信、医学等众多领域有着广泛的应用前景，是超连续谱研究的一个重点同时也是难点方向。本项目在课题组长期研究光子晶体光纤和光纤超连续谱的基础上，探索开展了基于实芯光子带隙光纤（Solid-Core Photonic Bandgap Fibers,SC-PBGFs）的光谱可控超连续激光相关基础物理问题和关键技术研究，充分利用了SC-PBGFs带隙可控、色散设计灵活、大模场等特点，有望实现光谱可控的高能超连续谱激光。本项目重点开展了SC-PBGFs光学特性理论分析与仿真和SC-PBGFs中高能超连续谱产生与控制机理研究，同时还开展了多模光纤中的超连续谱产生及模式控制、光纤气体激光器及其超连续谱产生等研究，取得的主要研究结果包括：（1）采用平面波展开法和全矢量有限元法建立了SC-PBGFs光学性能的一般理论模型；（2）采用广义非线性薛定谔方程建立了脉冲光在SC-PBGFs中传输的一般理论模型；（3）设计并拉制了SC-PBGFs；（4）建立了完善的光子晶体光纤光学特性测量系统，重点测量了SC-PBGFs的传输损耗谱和色散特性；（5）开展了SC-PBGFs中高能超连续谱产生与控制的实验研究；（6）开展了多模光纤中的超连续谱产生及模式控制研究；（7）建立了高峰值功率亚纳秒光纤气体激光器及其泵浦的超连续谱产生实验系统。本项目为现代光电对抗探索了一条简单有效的技术途径。