全正色散光子晶体光纤中超连续谱的物理机制与相干性分析

"该研究探讨了在全正色散光子晶体光纤中，通过不同宽度脉冲抽运产生超连续谱（SC）的物理过程及其相干性。通过实验和数值模拟，作者发现当使用高峰值功率的短脉冲作为抽运源时，主要的非线性效应是自相位调制，导致超连续谱在抽运波长附近对称扩展，且具有较好的相干性。而使用600 ps的长脉冲抽运时，受激拉曼散射成为主要的非线性效应，超连续谱向长波方向扩展。该研究对于理解和控制光纤中的非线性光学效应，以及优化超连续谱光源的性能具有重要意义。" 在全正色散光子晶体光纤中，超连续谱的产生涉及到一系列复杂的非线性光学现象。光子晶体光纤是一种特殊的光纤结构，其色散特性可以被精确设计，以实现特定的光学效应。在全正色散条件下，光纤内的光脉冲会经历正的群速度色散，这使得不同频率的光成分在光纤内传播的速度不同，从而为非线性相互作用提供了条件。 当抽运源是短脉冲（高峰值功率）时，由于脉冲内的光强度非常高，非线性效应显著，其中自相位调制（SPM）是最主要的过程。SPM会导致脉冲自身的相位发生变化，进而引起光谱的展宽。在数值模拟中，这种效应导致超连续谱在抽运波长的两侧对称扩展，使得生成的光谱带宽更宽，相干性较好，这意味着这些光谱成分之间的相位关系相对稳定。 然而，如果使用较长的脉冲（如600 ps）进行抽运，受激拉曼散射（SRS）将变得更为重要。SRS是一个非线性的散射过程，其中光子与介质内的振动模式相互作用，产生新的光频成分，通常向长波方向偏移。因此，长脉冲抽运下的超连续谱呈现出向长波方向的偏移。 超连续谱的相干性对于许多应用至关重要，例如光学频率梳的生成、超宽带光源的开发和量子信息处理等。良好的相干性意味着这些光源可以在光学测量、通信和光谱学等领域提供更高的精度和稳定性。通过对不同抽运条件下的超连续谱进行研究，科研人员能够更好地理解和调控光纤中的非线性过程，以优化光谱的产生和特性，推动相关技术的发展。