光子晶體光纖超連續(xù)譜產(chǎn)生及表面等離子體傳感器研究.pdf

1、超連續(xù)譜在光學(xué)相干層析(OCT)、光通信波分復(fù)用、超短脈沖壓縮、頻率度量學(xué)、相干反斯托克斯拉曼散射成像、飛秒載波包絡(luò)相移的測量和控制以及大氣科學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。光子晶體光纖(PCF)因具有高的非線性和靈活的色散特性而成為超連續(xù)譜產(chǎn)生的理想材料。利用光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜已經(jīng)成為近年來光纖非線性光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，開展其理論機(jī)理和應(yīng)用研究具有重要的學(xué)術(shù)研究意義和實際應(yīng)用價值。光纖表面等離子體共振傳感器在化學(xué)、生物、環(huán)境與醫(yī)藥等領(lǐng)域具

2、有重要應(yīng)用。它是將高靈敏度的SPR傳感技術(shù)與低能量消耗的光纖傳輸技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠靈敏的檢測待測介質(zhì)組成的微小變化，適用于研究傳感器表面敏感層中物質(zhì)與介質(zhì)溶液的生物及化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而定量測定介質(zhì)溶液中的微量生物和化學(xué)活性物質(zhì)。PCF的微孔可以作為待測液體的微通道，且靠近纖芯，故而能提高檢測的靈敏度。本文對光子晶體光纖超連續(xù)譜產(chǎn)生及表面等離子體傳感器進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果包括：
　　 ⑴采用分步傅立葉方法理論模擬了PC

3、F中超連續(xù)譜產(chǎn)生的過程，重點分析了在反常色散區(qū)內(nèi)泵浦脈沖的初始啁啾對連續(xù)譜產(chǎn)生的影響。運算得到了無初始啁啾及有初始啁啾兩種情況下飛秒脈沖在光纖內(nèi)傳輸時的時域圖和光譜圖，對比得出在反常色散區(qū)泵浦時正啁啾有助于超連續(xù)譜的產(chǎn)生，而負(fù)啁啾則不利于超連續(xù)譜產(chǎn)生。
　　 ⑵利用飛秒激光泵浦實芯的高非線性PCF，實驗測量了超連續(xù)譜產(chǎn)生的演化過程。對實驗結(jié)果分析表明，在超連續(xù)譜產(chǎn)生的初始階段，新光譜成分從泵浦脈沖光譜中分裂出來，自相位調(diào)制(SP

4、M)效應(yīng)和脈沖內(nèi)拉曼散射效應(yīng)起主要作用。進(jìn)一步提高泵浦功率，光譜在短波和長波方向上突然展寬。實驗得到波長范圍從420nm到1270nm的超連續(xù)譜展寬。利用飛秒激光脈沖，纖芯內(nèi)含有亞波長量級小孔的PCF進(jìn)行了超連續(xù)譜的產(chǎn)生和可見光波段模場分布情況的研究。實驗得到了多種多樣的可見光波段的光斑花樣。分析發(fā)現(xiàn)，部分光斑是由不同顏色且具有不同偏振態(tài)的高階?；旌席B加而成的。
　　 ⑶基于有限元法，建立了三環(huán)形大孔PCF表面等離子體傳感器的理