[2019年IEEE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年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 具有长零色散波长的正常色散光纤中飞秒超连续谱产生的功率相关噪声特性

摘要： 在正常色散光纤中利用飞秒（fs）泵浦产生低噪声超连续谱（SC）的要求之一，是使最小绝对色散波长接近零以避免参量拉曼噪声。全正常色散光纤中的SC产生在特定条件下可提供高相干光谱，这对广泛的成像和光谱应用至关重要。避免拉曼噪声和偏振模不稳定性（PMI）噪声的关键要求是：足够低的峰值功率（P0）、短脉冲长度（T0）、短光纤长度及高光纤双折射率。采用1550 nm fs激光泵浦的硅基微结构光纤（MSF）因其技术成熟度，成为产生低噪声SC的理想平台。我们因此制备了在1500 nm处具有弱色散的低损耗硅基MSF（采用两种不同孔径尺寸的包层结构），并实验研究了使用1550 nm/125 fs泵浦在低峰值功率下的SC产生特性。图1(a)展示了该光纤的群速度色散（β2）分布曲线。由于泵浦波长处色散较弱，可采用低P0产生宽谱SC。使用低峰值功率的另一优势是可能避免PMI。1550 nm处弱色散的要求导致光纤设计零色散波长（ZDW）为1.8 μm。数值模拟与实验均表明：当P0≤9 kW时产生的SC未跨越ZDW且具有低相对强度噪声（RIN）[见图1(b)]。为研究SC进入反常色散区（ADR）的高输入功率效应，我们通过保持P0T0恒定条件下对P0施加1%波动（同时考虑量子噪声与激光振幅噪声）进行数值建模。当P0=45 kW时，展宽过程初期源于正常色散区（NDR）的自相位调制与光波破裂，随后SC扩展至ADR并形成孤子。这些孤子产生的俘获色散波噪声显著，并在NDR低噪声谱中迁移[见图1(c+d)]。我们采用新型MSF在1550 nm实现低噪声正常色散SC产生的结果表明：只要峰值功率足够低以避免功率进入ADR，较长波长的ZDW是可接受的。