第1章 绪论 1
1.1 非线性光学 1
1.1.1 非线性光学的诞生 1
1.1.2 非线性光学的发展 2
1.1.3 非线性光学的分类 3
1.1.4 非线性光学的应用 4
1.2 超连续谱的研究现状 4
1.2.1 研究超连续谱产生的意义 4
1.2.2 超连续谱产生的研究阶段 5
1.2.3 超连续谱在PCF中产生的研究进展 6
1.2.4 白光超连续谱产生的研究 7
1.3 本书的主要内容和组织结构 9
参考文献 10
第2章 光子晶体光纤 16
2.1 光子晶体光纤的由来与制备 16
2.1.1 光子晶体光纤的由来 16
2.1.2 光子晶体光纤的制备 18
2.2 光子晶体光纤的导光原理与分类 20
2.2.1 光子晶体光纤的导光原理 20
2.2.2 光子晶体光纤的分类 22
2.3 光子晶体光纤的优良特性 22
2.3.1 无截止单模传输的特性 22
2.3.2 灵活可调的色散特性 24
2.3.3 高非线性 26
2.3.4 高双折射 27
2.4 光子晶体光纤的后处理技术 28
2.4.1 光子晶体光纤的拉锥 28
2.4.2 光子晶体光纤的膨胀后拉锥 29
2.4.3 空气孔选择性塌缩技术 30
2.5 光子晶体光纤的应用 32
2.5.1 在非线性光学中的应用 32
2.5.2 光子晶体光纤激光器 33
2.5.3 全光器件方面的应用 34
2.5.4 光子晶体光纤参量放大器 35
2.6 光子晶体光纤的熔接 35
2.6.1 光子晶体光纤的熔接损耗分析 36
2.6.2 模场相近的光子晶体光纤与普通光纤熔接 37
2.6.3 模场相差较大的光子晶体光纤与普通光纤熔接 38
2.6.4 模场相差较大的光子晶体光纤之间熔接 40
2.7 本章小结 43
参考文献 44
第3章 超连续谱产生的理论基础 52
3.1 广义非线性薛定谔方程 52
3.1.1 理论出发点——光纤中的麦克斯韦方程组 52
3.1.2 亥姆霍兹方程 53
3.1.3 分离变量法 55
3.1.4 广义非线性薛定谔方程 57
3.2 分步傅立叶法 58
3.2.1 分步傅立叶法的原理 58
3.2.2 时域步长的选取 60
3.3 产生超连续谱的非线性效应 61
3.3.1 自相位调制与交叉相位调制 61
3.3.2 调制不稳定性 63
3.3.3 受激拉曼散射 64
3.3.4 高阶孤子分解 65
3.4 本章小结 66
参考文献 67
第4章 单波长泵浦超连续谱产生的理论研究 69
4.1 超短脉冲泵浦产生超连续谱的数值模拟 69
4.1.1 超短脉冲模拟的初始设置 69
4.1.2 超连续谱的产生过程 71
4.2 长脉冲和连续光泵浦机制在数值模拟中的困难 73
4.2.1 时域步长的设置 73
4.2.2 脉宽的近似处理 75
4.2.3 随机噪声的模拟 76
4.2.4 步长自适应变化的实现 77
4.3 长脉冲泵浦超连续谱产生的理论研究 79
4.3.1 长脉冲模拟的初始设置 79
4.3.2 调制不稳定性与脉冲分裂 80
4.3.3 脉冲内拉曼散射与超连续谱的产生 82
4.4 连续光泵浦超连续谱产生的理论研究 84
4.4.1 连续光模拟的初始设置 84
4.4.2 连续光泵浦机制下的调制不稳定性 86
4.4.3 超连续谱的产生 88
4.4.4 平均化处理 91
4.5 长脉冲和连续光产生超连续谱的对比 93
4.6 本章小结 93
参考文献 94
第5章 光子晶体光纤中四波混频效应的产生 97
5.1 四波混频效应的理论基础 97
5.1.1 四波混频效应产生的根源 97
5.1.2 四波混频效应产生的理论 99
5.1.3 影响四波混频增益的因素 101
5.2 光子晶体光纤中四波混频效应产生的数值模拟 103
5.2.1 PCF中四波混频效应产生的有效模拟 104
5.2.2 PCF结构对四波混频效应的影响 106
5.2.3 脉冲峰值功率对四波混频效应的影响 108
5.2.4 连续光泵浦四波混频效应的模拟产生 109
5.3 四波混频产生的实验研究及其在波长转换方面的应用 111
5.3.1 实验研究PCF中四波混频效应的产生 111
5.3.2 利用PCF中的四波混频效应实现波长转换 114
5.4 本章小结 117
参考文献 117
第6章 双波长泵浦超连续谱产生的理论研究 120
6.1 双波长泵浦产生超连续谱的方案 120
6.1.1 基于二阶非线性晶体的双波长泵浦方案 121
6.1.2 全光纤结构的双波长泵浦方案 121
6.2 长脉冲机制双波长泵浦超连续谱产生的理论研究 124
6.2.1 全光纤结构双波长泵浦方案的理论模型 124
6.2.2 双波长泵浦源的建立 126
6.2.3 残留泵浦光的单独演化 127
6.2.4 双波长的共同演化和超连续谱的形成 128
6.2.5 群速度不匹配对超连续谱产生的影响 131
6.3 连续光机制双波长泵浦超连续谱产生的理论研究 134
6.3.1 建立双波长泵浦源 135
6.3.2 白光超连续谱的模拟产生 136
6.4 各种泵浦方案的综合比较 140
6.5 本章小结 140
参考文献 141
第7章 超连续谱产生的实验研究 144
7.1 超连续谱产生的实验方案 144
7.1.1 基于透镜耦合的实验方案 144
7.1.2 全光纤结构的实验方案 145
7.1.3 不同光纤间的熔接 146
7.2 一种增加PCF模场直径的方法 147
7.2.1 PCF空气孔的塌缩减小 147
7.2.2 空气孔塌缩引起的模场直径增大 149
7.2.3 PCF模场增大后的应用价值 151
7.3 皮秒脉冲泵浦超连续谱的产生 152
7.3.1 基于选择性空气孔塌缩的全光纤结构实验方案 153
7.3.2 光束在过渡区的传输 154
7.3.3 超连续谱的产生 155
7.4 纳秒脉冲泵浦超连续谱的产生 157
7.4.1 耦合系统的设计 158
7.4.2 PCF与普通光纤的低损耗熔接 158
7.4.3 实验结果 160
7.5 连续光泵浦超连续谱产生的尝试 164
7.5.1 输出尾纤为15/130激光器的实验 164
7.5.2 输出尾纤为30/250激光器的实验 164
7.6 本章小结 168
参考文献 169
第8章 超连续谱的应用 173
8.1 多信道通信光源 173
8.2 非线性光谱学 174
8.3 光学相干层析 178
8.4 光频率计量学 183
8.5 超连续谱在光电对抗中的应用 189
8.5.1 超连续谱对抗CCD的实验组成与布局 189
8.5.2 实验现象与分析 191
8.6 本章小结 194
参考文献 194
第9章 总结与展望 202
9.1 本书解决的几个问题 202
9.2 未来工作的展望 205
附录 专有名词及其缩写 207
索引 210
致谢 213