《高功率白光超連續全固光子帶隙光纖光源》是依託北京大學，由王愛民擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高功率白光超連續全固光子帶隙光纖光源
- 項目負責人：王愛民
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超連續譜是指強短脈衝通過非線性介質時，由於非線性效應與光纖群速度色散的共同作用而使脈衝頻譜展寬的一種現象。隨著光子晶體光纖（PCF）的出現以及迅猛發展，光纖中的光譜超連續展寬技術已經成為當前熱門的研究課題。多孔光子晶體光纖是一種新型光纖，允許所設計的光纖具有高的非線性係數和可控的零色散點，從而導致了光子晶體光纖與傳統光纖相比更容易產生寬達2000nm以上的超連續光譜。然而，在很多套用中，並不完全需要如此寬的超連續光源，而是希望把高能量集中到某一個特定的波長範圍（比如大功率短波長白光超連續，傳統的多孔PCF很難滿足大功率需求）。利用全固光子帶隙光纖的奇異的色散關係，把相應導帶的零色散波長調節到532nm, 把倍頻後的ps級1064nm（30-40W）耦合進入全固光子晶體光纖，利用其非線性從而產生頻譜展寬，能夠得到大功率（大於10W）超連續的白光（400-900nm）。
結題摘要
項目承擔方圍繞利用全固光子帶隙光纖產生白光超連續的核心研究內容，在特種光子晶體光纖帶隙調控理論研究，超連續帶隙光纖設計與製作，超快光纖雷射器的設計製作，以及可見光超連續產生四個方面取得了豐碩成果，現列舉如下： (1) 全固光子帶隙光纖的帶隙調控理論研究 通過設計基於斷環結構的全固光子帶隙光纖，利用基於平面波展開法進行態密度圖和Bloch模場分布研究，發現該種光纖中的高階帶隙可以得到調節並被極大展寬。這一寬的高階帶隙可以用來設計獲得寬通光帶隙全固光子帶隙光纖。 (2) 超連續全固光子帶隙光纖設計製作 根據課題要求，我方拉制了適用於白光超連續的全固光子帶隙光纖。外徑為110微米的光纖，其芯徑分別為5.3微米，基本上符合我們最初對光纖芯徑的要求，能夠擁有一定的非線性同時又能夠耐受相當的光功率密度。 (3) 超快Yb光纖雷射器的設計製作 為了獲得高平均功率的超連續輸出，需要實現高平均功率的泵浦雷射，高重頻的雷射器可以降低高平均功率引起的單脈衝能量過高的問題。我們設計製作了新型的波分復用（WDM）準直器取代傳統的WDM和準直器，能夠極大的縮短環形腔雷射器的腔長，從而獲得了最高重複頻率的環形腔摻Yb光纖雷射振盪器，實現了503MHz的脈衝序列輸出。另外，全固光子帶隙光纖也被用來進行腔內色散補償，最終獲得了29fs脈衝輸出。 (4) 白光超連續產生 利用設計製作的全固光子帶隙光纖，在30mW的532nm的耦合泵浦光作用下，獲得了500-800nm的超連續光譜輸出。另外，值得一提的是，通過與普通的折射率引導的光子晶體光纖的擴譜效果相比，帶隙光纖的擴譜存在截至波長，光譜不會像折射率引導的光纖一直向紅外長波長擴展，這樣能量能夠集中在設計帶隙所在的波長範圍，會大大提高所需波長範圍內的功率水平。 課題從理論計算入手，設計加工了實際的光子帶隙光纖，研製出了世界上最高重複頻率的Yb光纖環形腔雷射器，並獲得了可見光波段的超連續產生，在SCI期刊發表文章10篇，參加國際會議3次，圓滿完成了課題任務要求。
