非线性光子晶体光纤孤子效应和光孤子开关的研究

采用调谐范围700-980nm的飞秒和皮秒激光分别泵浦单零色散波长和双零色散波长的光子晶体光纤，全面检测光子晶体光纤反常色散区、正常色散区和零色散点的孤子效应；深入研究各阶亮孤子、暗孤子和各类孤子对的光谱、脉宽、功率、偏振、双折射、相位延迟等特性；重点开展双零色散光子晶体光纤在色散斜率小于零的反常色散区和正常色散区的孤子效应研究；建立孤子效应与光子晶体光纤典型的几何结构和材料参数之间关系精确的数学模型；开展诸如新型孤子开关等相关孤子器件的理论和实验研究，获得高性能的孤子器件。.对我们最近观察到的在给定泵浦功率下，光子晶体光纤中周期性交替出现两种孤子状态（暂定为"周期性转换的双稳孤子"）的特性和产生机理进行研究，并探索其在光开关、光计算等领域的应用。.利用光子晶体光纤优越的色散和高非线性获得性能卓越的光子器件，促进光计算、全光数据库和超高速光通信等科学与技术的发展。

通过三年的艰苦攻关，对国内外20余种随机分布的光子晶体光纤（PCF）、集成PCF、双零色散波长PCF等进行了透彻的实验和理论研究，建成了先进全面的非线性光子晶体光纤实验系统，取得了创新性的成果：.一、首次采用掺钛蓝宝石飞秒激光泵浦大空气孔随机分布的PCF产生深紫外光和孤子。在775nm~822nm波长泵浦范围内紫外光的波长范围为218.00nm to 275.44nm，平均功率达到8.28mW，并获得带基座的基态孤子和5阶孤子。实验充分证明通过寻找新型光纤材料、优化气孔形状和尺寸的设计，随机分布的PCF技术将开辟产生紫外和孤子的新途径。有关研究成果已向Nature Photonics投稿。.二、对NKT公司产的NL-1.4-775双零色散波长（775nm和945nm）PCF的全部正常色散、反常色散和零色散波长处的非线性效应进行深入的实验研究。泵浦波长调谐范围741nm至948nm，泵浦光偏振方向分别为水平方向和垂直方向的线偏振光、圆偏振光，精确测量了输出光谱、自相关迹和输出功率。有如下5个重要发现，相关论文正在撰写之中。.1.在特殊波长区域产生了基阶孤子对。2.在一个特殊波长区域产生了一种动态稳定孤子。3.在特殊波长产生了基阶孤子。.4.在特殊波长区产生以泵浦波长为对称中心，自相位调制产生光谱展宽和分裂，随着泵浦功率的继续增加，光谱被展远离泵浦波长的区域。其产生孤子的过程，3阶高阶孤子——无底座基阶孤子——有基座基阶——3阶孤子。.5.零色散波长处具有其它不同的光谱特性。 三、利用燕山大学研制的双零色散波长PCF在斜率大于零的反常色散区产生了高阶孤子。.四、开展了新型PCF的设计研究，包括色散平坦PCF、多零色散波长PCF、非圆孔PCF和Yb:PCF的设计。.有关锥形PCF和非SiO2基PCF非线性效应的研究分获全国博士后基金一等资助和特别资助。