搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

在单零色散微结构光纤中一次抽运同时发生两组四波混频的实验观察

李建设 李曙光 赵原源 刘强 范振凯 王光耀

在单零色散微结构光纤中一次抽运同时发生两组四波混频的实验观察

李建设, 李曙光, 赵原源, 刘强, 范振凯, 王光耀
PDF
导出引用
导出核心图
  • 采用可以减小纤芯面积的小气孔设计方案巧妙设计并成功拉制了一根高非线性的单零色散微结构光纤.利用有限元法模拟并计算得到了该光纤的基模有效折射率、色散系数和非线性系数等基本属性随波长的变化关系,然后利用四波混频的有效相位失配方程模拟了其相位失配曲线.模拟表明,在该光纤中可以同时发生两组四波混频.在位于微结构光纤的正常色散区的0.800,0.810和0.820 m三个波长处,分别采用不同的功率抽运,在实验上都非常明显地观察到了分列于抽运波长两侧的四个增益波带的产生.经与相位失配曲线比较,发现它们满足相位匹配条件,从而证明了两组四波混频过程的同时发生.实验结果与理论预言符合得很好.发生在正常色散区的四波混频效应的产生可归结于负的四阶色散对相位匹配过程的贡献.本文研究可对微结构光纤的结构设计和基于四波混频的多波长转移技术的发展提供经验与借鉴,同时也对非常见波段激光器和宽带光源的开发具有参考意义.
      通信作者: 李曙光, shuguangli@ysu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61178026,61475134,61505175)、河北省自然科学基金(批准号:E2012203035)和燕山大学博士基金(批准号:B1004)资助的课题.
    [1]

    Tanemura T, Goh C S, Kikuchi K, Set S Y 2004 IEEE. Photonic. Technol. Lett. 16 551

    [2]

    Zhang L, Yang B J, Wang Q G, He L 2008 Acta Photon. Sin. 37 2203(in Chinese)[张岚, 杨伯君, 王秋国, 何理2008光子学报37 2203]

    [3]

    Kuang Q Q, Chen Y H, Yan A, Zhang Z X, Nie Y Y, Sang M H, Zhan L 2009 Laser J. 30 36(in Chinese)[况庆强, 陈艳辉, 燕安, 张祖兴, 聂义友, 桑明煌, 詹黎2009激光杂志30 36]

    [4]

    Zhang L, Tong T H, Sega D, Kawamura H, Deng D H, Suzuki T, Ohishi Y 2015 Nonlinear Optics Kauai, USA, July 26-31, 2015 NW4A.32

    [5]

    Liang J Q, Wang J F, Li P, Wang Y C 2013 Chin. J. Lasers 40 0402009(in Chinese)[梁俊强, 王娟芬, 李璞, 王云才2013中国激光40 0402009]

    [6]

    Wang L J, Yan L S, Guo Y H, Wen K H, Chen Z Y, Pan W, Luo B 2013 Acta Opt. Sin. 33 0419002(in Chinese)[王鲁俊, 闫连山, 郭迎辉, 温坤华, 陈智宇, 潘炜, 罗斌2013光学学报33 0419002]

    [7]

    Zhang L, Tuan T H, Sega D, Kawamura H, Deng D H, Suzuki T, Ohishi Y 2015 Opt. Express 23 26299

    [8]

    Zhang L 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing:Tsinghua University)(in Chinese)[张磊2014博士学位论文(北京:清华大学)]

    [9]

    Reeves W H, Skryabin D V, Biancalana F, Knight J C, Russell P St J, Omenetto F G, Efimov A, Taylor A J 2003 Nature 424 511

    [10]

    Zhang L, Yang S G, Han Y, Chen H W, Chen M H, Xie S Z 2013 Opt. Commun. 300 22

    [11]

    Koshiba M, Saitoh K 2003 Appl. Opt. 42 6267

    [12]

    Bréchet F, Marcou J, Pagnoux D, Roy P 2000 Opt. Fiber. Technol. 6 181

    [13]

    Malitson I H 1965 J. Opt. Soc. Am. A 55 1205

    [14]

    Lou S Q, Ren G B, Yan F P, Jian S S 2005 Acta Phys. Sin. 54 1229(in Chinese)[娄淑琴, 任国斌, 延凤平, 简水生2005物理学报54 1229]

    [15]

    Kerbage C, Eggleton B 2002 Opt. Express 10 246

    [16]

    Yang T Y, Wang E L, Jiang H M, Hu Z J, Xie K 2015 Opt. Express 23 8329

    [17]

    Yan F P, Li Y F, Wang L, Gong T R, Liu P, Liu Y, Tao P L, Qu M X, Jian S S 2008 Acta Phys. Sin. 57 5735(in Chinese)[延凤平, 李一凡, 王琳, 龚桃荣, 刘鹏, 刘洋, 陶沛琳, 曲美霞, 简水生2008物理学报57 5735]

    [18]

    Harvey J D, Leonhardt R, Coen S, Wong G K L, Knight J C, Wadsworth W J, Russell P St J 2003 Opt. Lett. 28 2225

    [19]

    Agrawal G P 2009 Nonlinear Fiber Optics(4th Ed.) (New York:Elsevier) pp383, 464-467

    [20]

    Li J S, Li S G, Zhao Y Y, Li H, Zhou G Y, Chen H L, Han X M, Liu Q, Han Y, Fan Z K, Zhang W, An G W 2015 IEEE Photon. J. 7 1

    [21]

    Liu X X, Wang S T, Zhao X T, Chen S, Zhou G Y, Wu X J, Li S G, Hou L T 2014 Spectrosc. Spect. Anal. 34 1460(in Chinese)[刘晓旭, 王书涛, 赵兴涛, 陈爽, 周桂耀, 吴希军, 李曙光, 侯蓝田2014光谱学与光谱分析34 1460]

    [22]

    Zhao X T, Liu X X, Wang S T, Wang W, Han Y, Liu Z L, Li S G, Hou L T 2015 Opt. Express 23 27899

    [23]

    Yuan J H, Sang X Z, Yu C X, Xin X J, Zhou G Y, Li S G, Hou L T 2011 Appl. Phys. B 104 117

  • [1]

    Tanemura T, Goh C S, Kikuchi K, Set S Y 2004 IEEE. Photonic. Technol. Lett. 16 551

    [2]

    Zhang L, Yang B J, Wang Q G, He L 2008 Acta Photon. Sin. 37 2203(in Chinese)[张岚, 杨伯君, 王秋国, 何理2008光子学报37 2203]

    [3]

    Kuang Q Q, Chen Y H, Yan A, Zhang Z X, Nie Y Y, Sang M H, Zhan L 2009 Laser J. 30 36(in Chinese)[况庆强, 陈艳辉, 燕安, 张祖兴, 聂义友, 桑明煌, 詹黎2009激光杂志30 36]

    [4]

    Zhang L, Tong T H, Sega D, Kawamura H, Deng D H, Suzuki T, Ohishi Y 2015 Nonlinear Optics Kauai, USA, July 26-31, 2015 NW4A.32

    [5]

    Liang J Q, Wang J F, Li P, Wang Y C 2013 Chin. J. Lasers 40 0402009(in Chinese)[梁俊强, 王娟芬, 李璞, 王云才2013中国激光40 0402009]

    [6]

    Wang L J, Yan L S, Guo Y H, Wen K H, Chen Z Y, Pan W, Luo B 2013 Acta Opt. Sin. 33 0419002(in Chinese)[王鲁俊, 闫连山, 郭迎辉, 温坤华, 陈智宇, 潘炜, 罗斌2013光学学报33 0419002]

    [7]

    Zhang L, Tuan T H, Sega D, Kawamura H, Deng D H, Suzuki T, Ohishi Y 2015 Opt. Express 23 26299

    [8]

    Zhang L 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing:Tsinghua University)(in Chinese)[张磊2014博士学位论文(北京:清华大学)]

    [9]

    Reeves W H, Skryabin D V, Biancalana F, Knight J C, Russell P St J, Omenetto F G, Efimov A, Taylor A J 2003 Nature 424 511

    [10]

    Zhang L, Yang S G, Han Y, Chen H W, Chen M H, Xie S Z 2013 Opt. Commun. 300 22

    [11]

    Koshiba M, Saitoh K 2003 Appl. Opt. 42 6267

    [12]

    Bréchet F, Marcou J, Pagnoux D, Roy P 2000 Opt. Fiber. Technol. 6 181

    [13]

    Malitson I H 1965 J. Opt. Soc. Am. A 55 1205

    [14]

    Lou S Q, Ren G B, Yan F P, Jian S S 2005 Acta Phys. Sin. 54 1229(in Chinese)[娄淑琴, 任国斌, 延凤平, 简水生2005物理学报54 1229]

    [15]

    Kerbage C, Eggleton B 2002 Opt. Express 10 246

    [16]

    Yang T Y, Wang E L, Jiang H M, Hu Z J, Xie K 2015 Opt. Express 23 8329

    [17]

    Yan F P, Li Y F, Wang L, Gong T R, Liu P, Liu Y, Tao P L, Qu M X, Jian S S 2008 Acta Phys. Sin. 57 5735(in Chinese)[延凤平, 李一凡, 王琳, 龚桃荣, 刘鹏, 刘洋, 陶沛琳, 曲美霞, 简水生2008物理学报57 5735]

    [18]

    Harvey J D, Leonhardt R, Coen S, Wong G K L, Knight J C, Wadsworth W J, Russell P St J 2003 Opt. Lett. 28 2225

    [19]

    Agrawal G P 2009 Nonlinear Fiber Optics(4th Ed.) (New York:Elsevier) pp383, 464-467

    [20]

    Li J S, Li S G, Zhao Y Y, Li H, Zhou G Y, Chen H L, Han X M, Liu Q, Han Y, Fan Z K, Zhang W, An G W 2015 IEEE Photon. J. 7 1

    [21]

    Liu X X, Wang S T, Zhao X T, Chen S, Zhou G Y, Wu X J, Li S G, Hou L T 2014 Spectrosc. Spect. Anal. 34 1460(in Chinese)[刘晓旭, 王书涛, 赵兴涛, 陈爽, 周桂耀, 吴希军, 李曙光, 侯蓝田2014光谱学与光谱分析34 1460]

    [22]

    Zhao X T, Liu X X, Wang S T, Wang W, Han Y, Liu Z L, Li S G, Hou L T 2015 Opt. Express 23 27899

    [23]

    Yuan J H, Sang X Z, Yu C X, Xin X J, Zhou G Y, Li S G, Hou L T 2011 Appl. Phys. B 104 117

  • [1] 邵钟浩. 具有非均匀零色散波长光纤中的四波混频. 物理学报, 2001, 50(1): 73-78. doi: 10.7498/aps.50.73
    [2] 李培丽, 张新亮, 陈 俊, 黄黎蓉, 黄德修. 基于环行腔激光器四波混频型可调谐波长转换的理论研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1222-1228. doi: 10.7498/aps.54.1222
    [3] 贾新鸿, 钟东洲, 陈海涛, 王 飞. 基于λ/4相移分布反馈半导体激光器四波混频的THz波长转换特性研究. 物理学报, 2007, 56(5): 2637-2646. doi: 10.7498/aps.56.2637
    [4] 胡明列, 王清月, 栗岩峰, 王 专, 柴 路, 张伟力. 飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究. 物理学报, 2005, 54(9): 4411-4415. doi: 10.7498/aps.54.4411
    [5] 尹经禅, 肖晓晟, 杨昌喜. 基于光纤四波混频波长转换和色散的慢光实验研究. 物理学报, 2010, 59(6): 3986-3991. doi: 10.7498/aps.59.3986
    [6] 惠战强, 张建国. 基于光子晶体光纤中双抽运四波混频效应的非归零到归零码型转换实验研究. 物理学报, 2013, 62(8): 084209. doi: 10.7498/aps.62.084209
    [7] 李建设, 李曙光, 赵原源, 韩颖, 陈海良, 韩晓明, 周桂耀. 在远离光子晶体光纤零色散波长的正常色散区入射飞秒脉冲产生四波混频及孤子效应的实验研究. 物理学报, 2014, 63(16): 164206. doi: 10.7498/aps.63.164206
    [8] 惠战强, 张建国. 基于光子晶体光纤中四波混频效应的单到双非归零到归零码型转换. 物理学报, 2012, 61(1): 014217. doi: 10.7498/aps.61.014217
    [9] 刘雪明, 刘 琳, 孙小菡, 张明德. 石英光纤中二次非线性级联波长转换的理论分析. 物理学报, 2000, 49(9): 1792-1797. doi: 10.7498/aps.49.1792
    [10] 季玲玲, 陆培祥, 戴能利, 张继皇, 陈 伟, 李 伟, 蒋作文, 李进延. 微结构光纤次芯中的四波混频过程. 物理学报, 2008, 57(9): 5973-5977. doi: 10.7498/aps.57.5973
    [11] 陈其杰, 周桂耀, 石富坤, 李端明, 苑金辉, 夏长明, 葛姝. 微结构光纤近红外色散波产生的研究. 物理学报, 2015, 64(3): 034215. doi: 10.7498/aps.64.034215
    [12] 徐闵喃, 周桂耀, 陈成, 侯峙云, 夏长明, 周概, 刘宏展, 刘建涛, 张卫. 具有四模式的低串扰及大群时延多芯微结构光纤的设计. 物理学报, 2015, 64(23): 234206. doi: 10.7498/aps.64.234206
    [13] 董建绩, 张新亮, 黄德修, 付松年, 沈 平. 基于半导体光放大器瞬态交叉相位调制效应的高速反相和同相波长转换的研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2250-2255. doi: 10.7498/aps.56.2250
    [14] 李博, 谭中伟, 张晓兴. 利用交叉相位调制和四波混频制作的时间透镜的仿真分析. 物理学报, 2012, 61(1): 014203. doi: 10.7498/aps.61.014203
    [15] 曹亚敏, 武保剑, 万峰, 邱昆. 四波混频光相位运算器原理及其噪声性能研究. 物理学报, 2018, 67(9): 094208. doi: 10.7498/aps.67.20172638
    [16] 杨 磊, 李小英, 王宝善. 利用光纤中自发四波混频产生纠缠光子的实验装置. 物理学报, 2008, 57(8): 4933-4940. doi: 10.7498/aps.57.4933
    [17] 李述标, 武保剑, 文峰, 韩瑞. 高非线性光纤中四波混频的磁控机理研究. 物理学报, 2013, 62(2): 024213. doi: 10.7498/aps.62.024213
    [18] 万峰, 武保剑, 曹亚敏, 王瑜浩, 文峰, 邱昆. 空频复用光纤中四波混频过程的解析分析方法. 物理学报, 2019, 68(11): 114207. doi: 10.7498/aps.68.20182129
    [19] 苗向蕊, 高士明, 高 莹. 基于光纤四波混频效应的新型组播方法. 物理学报, 2008, 57(12): 7699-7704. doi: 10.7498/aps.57.7699
    [20] 赵兴涛, 郑义, 韩颖, 周桂耀, 侯峙云, 沈建平, 王春, 侯蓝田. 光子晶体光纤包层可见光及红外宽带色散波产生. 物理学报, 2013, 62(6): 064215. doi: 10.7498/aps.62.064215
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  532
  • PDF下载量:  136
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-15
  • 修回日期:  2016-07-06
  • 刊出日期:  2016-11-05

在单零色散微结构光纤中一次抽运同时发生两组四波混频的实验观察

  • 1. 燕山大学理学院, 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 秦皇岛 066004
  • 通信作者: 李曙光, shuguangli@ysu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61178026,61475134,61505175)、河北省自然科学基金(批准号:E2012203035)和燕山大学博士基金(批准号:B1004)资助的课题.

摘要: 采用可以减小纤芯面积的小气孔设计方案巧妙设计并成功拉制了一根高非线性的单零色散微结构光纤.利用有限元法模拟并计算得到了该光纤的基模有效折射率、色散系数和非线性系数等基本属性随波长的变化关系,然后利用四波混频的有效相位失配方程模拟了其相位失配曲线.模拟表明,在该光纤中可以同时发生两组四波混频.在位于微结构光纤的正常色散区的0.800,0.810和0.820 m三个波长处,分别采用不同的功率抽运,在实验上都非常明显地观察到了分列于抽运波长两侧的四个增益波带的产生.经与相位失配曲线比较,发现它们满足相位匹配条件,从而证明了两组四波混频过程的同时发生.实验结果与理论预言符合得很好.发生在正常色散区的四波混频效应的产生可归结于负的四阶色散对相位匹配过程的贡献.本文研究可对微结构光纤的结构设计和基于四波混频的多波长转移技术的发展提供经验与借鉴,同时也对非常见波段激光器和宽带光源的开发具有参考意义.

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回