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1、光电子技术专业毕业论文光电子技术专业毕业论文 精品论文精品论文 光子晶体光纤中非线性参光子晶体光纤中非线性参量过程增益特性的研究量过程增益特性的研究关键词：光子晶体光纤关键词：光子晶体光纤 四波混频四波混频 光子纠缠光子纠缠 相位匹配函数相位匹配函数 频谱函数频谱函数摘要：光子晶体光纤（PCF）自从 1996 年问世，至今已经有十多年的历史，和 普通光纤相比，它具有一系列明显的优势。PCF 的零色散点可以向短波方向调 节，而普通色散位移光纤只能向长波方向调节，这一特点使得它可以很方便的 应用于钛宝石激光器的工作波段；除此以外，因为光子晶体光纤的包层和纤芯 具有统一的材料，这使得它可以被设计成近
2、似无限单模特性，而普通光纤的单 模范围却要小得多；另外，光子晶体光纤可以设计成非常小的纤芯面积，所以 它的非线性系数要比普通光纤要高出一个数量级。 在量子通信领域，光子纠 缠特性的研究也已经成为热点。以前人们都是采用晶体作为增益介质，由于光 纤耦合损耗小，增益距离长等优势，现在已经引起了人们的广泛关注。将光子 晶体光纤用来产生纠缠光子对，这是近年来兴起的新的科研方向，并且已经在 实验室取得了显著的成果。纠缠的光子对来自光纤中三阶非线性引起的参量过 程，因此研究 PCF 中的参量过程及其与各种控制参数的关系是十分必要的。 本文的主要工作是： 一、推导了简化的非单色光四波混频增益表达式，通过 对反
3、常色散区和零色散点附近的四波混频增益曲线进行分析。说明了窄带宽的 脉冲具有较好的增益对称性，所以在实验中应该优化选择脉冲带宽。并且我们 将不同泵浦波长情况下得到增益的实验结果和理论计算值比较，发现二者具有 较好的一致性。 二、讨论了拉曼散射对四波混频的影响，得到了四波混频增 益和拉曼散射的比值（信噪比）与光子晶体光纤的色散斜率、有效纤芯面积、 零色散波长以及泵浦光中心波长的关系曲线，分析了它们的变化规律，提出了 有利于高效产生纠缠光子对的参数组合。 三、推导了四波混频的频谱函数以 及相位匹配函数，通过分析光纤的零色散斜率和非线性系数以及泵浦光波长对 二者的影响，找到了相位匹配的最佳位置，并且总
4、结了二者随不同参数的变化 趋势，为纠缠实验提供了理论依据。 四、基于多极化方法的多极子软件分析 了光子晶体光纤的结构参数对高阶色散系数的影响，并且研究了不同的高阶色 散系数如何影响四波混频的增益曲线。在上述研究的基础上设计了一种光子晶 体光纤，该光纤可以避免拉曼散射的影响，同时可以实现较大范围的调谐。正文内容正文内容光子晶体光纤（PCF）自从 1996 年问世，至今已经有十多年的历史，和普 通光纤相比，它具有一系列明显的优势。PCF 的零色散点可以向短波方向调节， 而普通色散位移光纤只能向长波方向调节，这一特点使得它可以很方便的应用 于钛宝石激光器的工作波段；除此以外，因为光子晶体光纤的包层和
5、纤芯具有 统一的材料，这使得它可以被设计成近似无限单模特性，而普通光纤的单模范 围却要小得多；另外，光子晶体光纤可以设计成非常小的纤芯面积，所以它的 非线性系数要比普通光纤要高出一个数量级。 在量子通信领域，光子纠缠特 性的研究也已经成为热点。以前人们都是采用晶体作为增益介质，由于光纤耦 合损耗小，增益距离长等优势，现在已经引起了人们的广泛关注。将光子晶体 光纤用来产生纠缠光子对，这是近年来兴起的新的科研方向，并且已经在实验 室取得了显著的成果。纠缠的光子对来自光纤中三阶非线性引起的参量过程， 因此研究 PCF 中的参量过程及其与各种控制参数的关系是十分必要的。 本文 的主要工作是： 一、推导
6、了简化的非单色光四波混频增益表达式，通过对反 常色散区和零色散点附近的四波混频增益曲线进行分析。说明了窄带宽的脉冲 具有较好的增益对称性，所以在实验中应该优化选择脉冲带宽。并且我们将不 同泵浦波长情况下得到增益的实验结果和理论计算值比较，发现二者具有较好 的一致性。 二、讨论了拉曼散射对四波混频的影响，得到了四波混频增益和 拉曼散射的比值（信噪比）与光子晶体光纤的色散斜率、有效纤芯面积、零色 散波长以及泵浦光中心波长的关系曲线，分析了它们的变化规律，提出了有利 于高效产生纠缠光子对的参数组合。 三、推导了四波混频的频谱函数以及相 位匹配函数，通过分析光纤的零色散斜率和非线性系数以及泵浦光波长对
7、二者 的影响，找到了相位匹配的最佳位置，并且总结了二者随不同参数的变化趋势， 为纠缠实验提供了理论依据。 四、基于多极化方法的多极子软件分析了光子 晶体光纤的结构参数对高阶色散系数的影响，并且研究了不同的高阶色散系数 如何影响四波混频的增益曲线。在上述研究的基础上设计了一种光子晶体光纤， 该光纤可以避免拉曼散射的影响，同时可以实现较大范围的调谐。 光子晶体光纤（PCF）自从 1996 年问世，至今已经有十多年的历史，和普通光 纤相比，它具有一系列明显的优势。PCF 的零色散点可以向短波方向调节，而 普通色散位移光纤只能向长波方向调节，这一特点使得它可以很方便的应用于 钛宝石激光器的工作波段；除
8、此以外，因为光子晶体光纤的包层和纤芯具有统 一的材料，这使得它可以被设计成近似无限单模特性，而普通光纤的单模范围 却要小得多；另外，光子晶体光纤可以设计成非常小的纤芯面积，所以它的非 线性系数要比普通光纤要高出一个数量级。 在量子通信领域，光子纠缠特性 的研究也已经成为热点。以前人们都是采用晶体作为增益介质，由于光纤耦合 损耗小，增益距离长等优势，现在已经引起了人们的广泛关注。将光子晶体光 纤用来产生纠缠光子对，这是近年来兴起的新的科研方向，并且已经在实验室 取得了显著的成果。纠缠的光子对来自光纤中三阶非线性引起的参量过程，因 此研究 PCF 中的参量过程及其与各种控制参数的关系是十分必要的。
9、 本文的 主要工作是： 一、推导了简化的非单色光四波混频增益表达式，通过对反常 色散区和零色散点附近的四波混频增益曲线进行分析。说明了窄带宽的脉冲具 有较好的增益对称性，所以在实验中应该优化选择脉冲带宽。并且我们将不同 泵浦波长情况下得到增益的实验结果和理论计算值比较，发现二者具有较好的一致性。 二、讨论了拉曼散射对四波混频的影响，得到了四波混频增益和拉 曼散射的比值（信噪比）与光子晶体光纤的色散斜率、有效纤芯面积、零色散 波长以及泵浦光中心波长的关系曲线，分析了它们的变化规律，提出了有利于 高效产生纠缠光子对的参数组合。 三、推导了四波混频的频谱函数以及相位 匹配函数，通过分析光纤的零色散斜
10、率和非线性系数以及泵浦光波长对二者的 影响，找到了相位匹配的最佳位置，并且总结了二者随不同参数的变化趋势， 为纠缠实验提供了理论依据。 四、基于多极化方法的多极子软件分析了光子 晶体光纤的结构参数对高阶色散系数的影响，并且研究了不同的高阶色散系数 如何影响四波混频的增益曲线。在上述研究的基础上设计了一种光子晶体光纤， 该光纤可以避免拉曼散射的影响，同时可以实现较大范围的调谐。 光子晶体光纤（PCF）自从 1996 年问世，至今已经有十多年的历史，和普通光 纤相比，它具有一系列明显的优势。PCF 的零色散点可以向短波方向调节，而 普通色散位移光纤只能向长波方向调节，这一特点使得它可以很方便的应用
11、于 钛宝石激光器的工作波段；除此以外，因为光子晶体光纤的包层和纤芯具有统 一的材料，这使得它可以被设计成近似无限单模特性，而普通光纤的单模范围 却要小得多；另外，光子晶体光纤可以设计成非常小的纤芯面积，所以它的非 线性系数要比普通光纤要高出一个数量级。 在量子通信领域，光子纠缠特性 的研究也已经成为热点。以前人们都是采用晶体作为增益介质，由于光纤耦合 损耗小，增益距离长等优势，现在已经引起了人们的广泛关注。将光子晶体光 纤用来产生纠缠光子对，这是近年来兴起的新的科研方向，并且已经在实验室 取得了显著的成果。纠缠的光子对来自光纤中三阶非线性引起的参量过程，因 此研究 PCF 中的参量过程及其与各
12、种控制参数的关系是十分必要的。 本文的 主要工作是： 一、推导了简化的非单色光四波混频增益表达式，通过对反常 色散区和零色散点附近的四波混频增益曲线进行分析。说明了窄带宽的脉冲具 有较好的增益对称性，所以在实验中应该优化选择脉冲带宽。并且我们将不同 泵浦波长情况下得到增益的实验结果和理论计算值比较，发现二者具有较好的 一致性。 二、讨论了拉曼散射对四波混频的影响，得到了四波混频增益和拉 曼散射的比值（信噪比）与光子晶体光纤的色散斜率、有效纤芯面积、零色散 波长以及泵浦光中心波长的关系曲线，分析了它们的变化规律，提出了有利于 高效产生纠缠光子对的参数组合。 三、推导了四波混频的频谱函数以及相位
13、匹配函数，通过分析光纤的零色散斜率和非线性系数以及泵浦光波长对二者的 影响，找到了相位匹配的最佳位置，并且总结了二者随不同参数的变化趋势， 为纠缠实验提供了理论依据。 四、基于多极化方法的多极子软件分析了光子 晶体光纤的结构参数对高阶色散系数的影响，并且研究了不同的高阶色散系数 如何影响四波混频的增益曲线。在上述研究的基础上设计了一种光子晶体光纤， 该光纤可以避免拉曼散射的影响，同时可以实现较大范围的调谐。 光子晶体光纤（PCF）自从 1996 年问世，至今已经有十多年的历史，和普通光 纤相比，它具有一系列明显的优势。PCF 的零色散点可以向短波方向调节，而 普通色散位移光纤只能向长波方向调节
14、，这一特点使得它可以很方便的应用于 钛宝石激光器的工作波段；除此以外，因为光子晶体光纤的包层和纤芯具有统 一的材料，这使得它可以被设计成近似无限单模特性，而普通光纤的单模范围 却要小得多；另外，光子晶体光纤可以设计成非常小的纤芯面积，所以它的非 线性系数要比普通光纤要高出一个数量级。 在量子通信领域，光子纠缠特性 的研究也已经成为热点。以前人们都是采用晶体作为增益介质，由于光纤耦合损耗小，增益距离长等优势，现在已经引起了人们的广泛关注。将光子晶体光 纤用来产生纠缠光子对，这是近年来兴起的新的科研方向，并且已经在实验室 取得了显著的成果。纠缠的光子对来自光纤中三阶非线性引起的参量过程，因 此研究
15、 PCF 中的参量过程及其与各种控制参数的关系是十分必要的。 本文的 主要工作是： 一、推导了简化的非单色光四波混频增益表达式，通过对反常 色散区和零色散点附近的四波混频增益曲线进行分析。说明了窄带宽的脉冲具 有较好的增益对称性，所以在实验中应该优化选择脉冲带宽。并且我们将不同 泵浦波长情况下得到增益的实验结果和理论计算值比较，发现二者具有较好的 一致性。 二、讨论了拉曼散射对四波混频的影响，得到了四波混频增益和拉 曼散射的比值（信噪比）与光子晶体光纤的色散斜率、有效纤芯面积、零色散 波长以及泵浦光中心波长的关系曲线，分析了它们的变化规律，提出了有利于 高效产生纠缠光子对的参数组合。 三、推导
16、了四波混频的频谱函数以及相位 匹配函数，通过分析光纤的零色散斜率和非线性系数以及泵浦光波长对二者的 影响，找到了相位匹配的最佳位置，并且总结了二者随不同参数的变化趋势， 为纠缠实验提供了理论依据。 四、基于多极化方法的多极子软件分析了光子 晶体光纤的结构参数对高阶色散系数的影响，并且研究了不同的高阶色散系数 如何影响四波混频的增益曲线。在上述研究的基础上设计了一种光子晶体光纤， 该光纤可以避免拉曼散射的影响，同时可以实现较大范围的调谐。 光子晶体光纤（PCF）自从 1996 年问世，至今已经有十多年的历史，和普通光 纤相比，它具有一系列明显的优势。PCF 的零色散点可以向短波方向调节，而 普通色散位移光纤只能向长波方向调节，这一特点使得它可以很方便的应用于 钛宝石激光器的工作波段；除此以外，因为光子晶体光纤的包层和纤芯具有统 一的材料，这使得它可以被设计成近似无限单模特性，而普通光纤的单模范围 却要小得多；另外，光子晶体光纤可以设计成
