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非线性光纤光学 || 光孤子
摘要： 光纤非线性的一种迷人表现形式是通过光学孤子实现的，这种孤子由色散效应与非线性效应相互作用形成。"孤子"一词特指能够在长距离传输中保持形态不变的波包。物理学多个分支领域都发现了孤子现象。本章重点研究群速度色散(GVD)与自相位调制(SPM)同等重要且必须同时考虑情况下的光纤脉冲传输，内容安排如下：第5.1节探讨调制不稳定性现象，阐明光纤中连续波(CW)光束传输具有固有不稳定性，在适当条件下可能转化为脉冲序列；第5.2节阐述逆散射法及相关孤子解，并讨论基阶与高阶孤子特性；第5.3节专门研究其他类型孤子（重点为暗孤子）；第5.4节分析外部扰动对孤子的影响，包括光纤损耗、孤子放大及光放大器引入的噪声；第5.5节和第5.6节则聚焦自陡峭效应与脉冲内拉曼散射等高阶非线性效应。
关键词： 调制不稳定性、光放大器、暗孤子、脉冲内拉曼散射、逆散射法、自陡峭效应、群速度色散、光纤非线性、自相位调制、光纤损耗、光学孤子
更新于2025-09-12 10:27:22
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研究低功率连续可见激光照射下聚伊红-Y邻苯二甲酸盐溶液的非线性光学特性
摘要： 本研究采用衍射环图案法和Z扫描法，对聚伊红-Y邻苯二甲酸盐溶液的非线性光学特性进行了研究。当波长为473 nm的低功率激光束通过该溶液时，观测到了衍射环图案。研究发现，每个图案中的环数量及最外环直径取决于入射激光强度和光束波前类型?；诜颇?基尔霍夫衍射积分理论对衍射环图案进行模拟，结果与实验数据高度吻合。通过衍射环图案与闭合孔径Z扫描技术联用计算溶液的非线性折射率，同时采用开孔径Z扫描法测定其非线性吸收系数，并验证了该样品作为光限幅器件的可行性。
关键词： 非线性折射率、自相位调制、光限幅、衍射环图案、Z扫描技术、热致非线性
更新于2025-09-12 10:27:22
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非线性光纤光学 || 偏振效应
摘要： 在第2.3节推导非线性薛定谔(NLS)方程时进行了重要简化——假设入射光在光纤中传播时其偏振态保持不变。实际情况下并非如此。本章重点研究偏振效应，分析由交叉相位调制(XPM)这一非线性现象引起的光场两个正交偏振分量间的耦合。XPM总是伴随自相位调制(SPM)出现，也可能发生在不同波长的两束光之间（该情况将在第7章讨论）。
关键词： 光纤、非线性薛定谔方程、偏振效应、自相位调制、交叉相位调制
更新于2025-09-12 10:27:22
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非线性光纤光学 || 受激拉曼散射
摘要： 受激拉曼散射（SRS）是一种重要的非线性过程，它能使光纤转变为宽带拉曼放大器和可调谐拉曼激光器。该过程还会通过能量从信道向相邻信道的转移，严重限制多信道光波系统的性能。本章致力于对光纤中SRS现象进行深入研究。第8.1节阐述了SRS的基本理论，重点分析达到拉曼阈值所需的泵浦功率。第8.2节讨论连续波（CW）和准连续波条件下的SRS，并分析基于光纤的拉曼激光器与放大器性能。第8.3节和第8.4节分别研究脉宽100皮秒及以下的超快SRS在正常群速度色散（GVD）和反常群速度色散条件下的特性，两种情况均重点关注走离效应以及自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）产生的效应。第8.5节聚焦偏振效应。
关键词： 拉曼放大器、光纤、受激拉曼散射、非线性过程、群速度色散、拉曼激光器、偏振效应、自相位调制、交叉相位调制
更新于2025-09-12 10:27:22
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非线性光纤光学 || 高非线性光纤
摘要： 如本书前几章所述，光纤内部发生的三种主要非线性效应——自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）和四波混频（FWM）——均由单一非线性参数γ决定（定义见公式2.3.30）。常规光纤的γ值约为1 W?1/km。上世纪90年代研究者意识到，该数值过小，难以满足短距离应用场景对非线性介质的需求。为此，研究人员开发了多种γ>10 W?1/km的新型光纤，统称为高非线性光纤（HNLFs）。本章将探讨这类光纤的特性：第11.1节首先阐述非线性参数的测量技术，随后四节分别聚焦四种为增强非线性效应而研发的高非线性光纤。鉴于色散特性在实际应用中的关键作用，各节均包含对应光纤的色散特性说明。第12章和第13章将揭示，特殊色散特性与高γ值的组合使HNLFs能产生多种新型非线性效应。第11.6节则展示了窄芯光纤设计如何改变某些HNLFs中非线性参数的有效值。
关键词： 四波混频、高非线性光纤、光纤、非线性参数、自相位调制、色散、交叉相位调制
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 基于铒光纤激光可调谐光源实现的人体组织无标记多光子显微镜技术
摘要： 多光子显微镜（MPM）是一种重要的生物成像工具。不同模态可作为对比剂，例如二次/三次谐波产生（SHG/THG）和双/三光子激发荧光（2PEF/3PEF）。具有灵活波长调谐能力的超快激光器对驱动MPM生物成像至关重要，传统方案依赖于超快钛宝石激光器搭配光学参量振荡器/放大器。我们近期证明超快光纤激光器能实现紧凑、稳健且波长可调的飞秒光源驱动MPM。通过光纤自相位调制（SPM）将掺镱/铒光纤激光器（YDFLs/EDFLs）的窄带输入光谱展宽至>400纳米并形成孤立光谱瓣，滤除最左/最右瓣可获得近变换极限脉冲[1-6]。这种SPM光谱选择技术（SESS）使我们能获得MPM用宽波长可调谐飞秒脉冲[2,5,6]。本文代表性展示了人体皮肤和脑组织的无标记谐波产生显微镜（HGM）成像。图1(a)为基于EDFL-SESS光源的扫描显微镜，该EDFL工作在31MHz重复频率下产生1550nm中心波长290fs脉冲。将窄带EDFL[图1(a)蓝线]耦合进9厘米光纤（10微米模场直径，1550nm处-10fs2/mm群速度色散），图1(b)红线显示85nJ耦合脉冲能量下的输出光谱。采用光学滤光片选取1250nm峰值的最左光谱瓣，获得11.7nJ、47fs脉冲驱动扫描显微镜进行人体皮肤和脑组织HGM成像。图1(c)显示表皮与上层真皮交界处的毛囊乳头，基底细胞通过THG（青色热图）呈现界面光学非均匀性（如细胞膜），SHG（红色热图）源自胶原纤维的非中心对称结构。图1(d)中人体脑组织的神经网络和脑血管分别通过THG和SHG成像[图1(d)]，血管内THG对比度同时显示红细胞。结论表明我们实现了基于EDFL-SESS光源的MPM深层组织成像。值得注意的是，除本文展示的1250nm飞秒脉冲HGM外，该SESS光源还支持1300/1700nm照明用于绿色/红色荧光蛋白（GFP/RFP）的3PEF[7,8]。这种光纤方案可应用于组织病理学、形态学和神经科学等重要领域。
关键词： 超快光纤激光器、多光子显微镜、自相位调制、生物成像、谐波生成显微镜
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 色散管理光纤激光器中的纯四次孤子
摘要： 在光纤谐振腔中，反常二次色散与自相位调制（SPM）的平衡会产生光学孤子[1]。这类脉冲在包括通信和激光在内的广泛光子学应用中产生了重大影响。然而，由于腔内周期性扰动引发的凯利边带[2]以及固定的能量-宽度比例关系，这些传统孤子激光器只能提供有限的脉冲能量。最近，在色散工程化的光子晶体波导中观察到了一类新型孤子——由反常四次色散与SPM平衡产生的纯四次孤子（PQS）[3]。由于其广义面积定理（E ~ 1/(δτ)^3），PQS在产生高能量超短脉冲方面具有巨大潜力，但迄今尚未在光纤平台中实现[4]。我们报道了通过被动锁模光纤激光器产生PQS脉冲的研究，该激光器采用可编程光谱脉冲整形器诱导主导的四次净腔色散。研究发现，所产生脉冲的光谱轮廓与PQS的理论光谱形状高度吻合[3]。同时在该四次色散腔中观测到类似传统孤子案例[2]的光谱边带，其位置与解析预测结果高度一致。这些发现强有力地证实了一种新型锁模激光器——PQS激光器的存在，其在短脉冲持续时间下有望比传统孤子激光器获得显著更高的能量输出[3,4]。
关键词： 色散管理光纤激光器、纯四次孤子、光学孤子、光子学应用、自相位调制
更新于2025-09-11 14:15:04