高非线性光子晶体光纤：理论设计与制备关键技术

"预制棒的制备工艺-deploying aci" 光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber, PCF）是一种特殊的光纤，其内部结构由周期性排列的空气孔构成，这些孔可以影响光的传播特性。预制棒是制造光纤的核心部分，它的制备工艺对于最终光纤的性能至关重要。在PCF预制棒的制造中，常用的方法是堆积法。这一过程大致分为以下几个步骤： 1. 毛细管和细棒的拉制：首先，采用光纤拉制塔将石英管和石英棒拉伸成具有精确外径的毛细管和细棒。石英管通常设计为六边形，中心为空洞，管壁厚度可以根据设计需求调整。 2. 堆积结构的形成：接着，这些毛细管按照特定的模式堆积成六边形结构，其中心可能会去掉几根毛细管或者用实心细棒替代，以创建光子晶体中的缺陷，这些缺陷将影响光的传播路径。 3. 封装和熔接：堆积好的毛细管会被放入一个薄壁石英管护套中，护套可能是内外圆或外圆内多边形结构，以提供额外的保护。外围空隙用额外的毛细管填充。最后，通过熔接技术将毛细管和石英管的两端牢固地连接在一起，确保结构的稳定性和完整性。 4. 后处理：预制棒制成后，可能需要进行热处理或酸处理，以去除预制棒表面可能存在的微小裂纹，这有助于防止在后续的拉丝过程中出现局部坍塌，确保光纤的质量。 黄媛媛的硕士论文专注于高非线性光子晶体光纤的研究，其中涉及了光纤的理论设计、光学特性和制备工艺。论文的主要内容涵盖了以下几点： 1. 理论模拟方法的比较：对现有的光子晶体光纤模拟方法如光束传播法、平面波方法和有限元法进行了分析，探讨了每种方法在模拟光纤的色散、非线性和衰减特性时的优势。 2. 光纤设计与光学特性：通过Rsoft软件进行光纤结构设计，研究了光纤结构参数如何影响其色散、非线性和衰减特性，并设计了一种适合于800nm波段钛宝石飞秒激光器产生超连续谱的高非线性光子晶体光纤。 3. 光纤制备实践：介绍了从理论设计到实际制备高非线性光子晶体光纤的过程，包括具体的制备工艺和技术。 4. 光纤熔接技术：研究了高非线性光子晶体光纤的熔接关键技术，这是光纤链路中不可或缺的一环，直接影响到光纤性能的保持和整体系统的稳定性。 5. 光学性能测试：对制备出的光纤进行了光学性能测试和分析，以评估其实际性能，并探讨如何通过优化结构设计和改进制备工艺来满足商业化标准。 通过理论设计和现有工艺的结合，黄媛媛成功制备出了一种零色散点位于800nm附近的光纤，它具有平坦的色散特性，并在800nm波段的钛宝石飞秒激光器激发下产生了超过900nm的宽范围且平坦的超连续谱。 光子晶体光纤因其高非线性和可控的色散特性，在超连续谱生成、光通信、光相干层析和光频率测量等领域有广泛应用前景。而预制棒的制备工艺是确保光纤性能的关键步骤，需要精细的操作和严格的品质控制。