基于超连续谱白光干涉仪的宽波段光子晶体光纤色散测量VIP免费

第37卷第6期中国激光Vol.37,No.62010年6月CHINESEJOURNALOFLASERSJune,2010文章编号:025827025(2010)0621496205基于超连续谱白光干涉仪的宽波段光子晶体光纤色散测量王泽锋刘小明侯静国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙410073摘要针对当前各种色散测量方法的不足,结合光子晶体光纤(PCF)易于产生超连续谱和白光干涉仪测量精度高的特点,设计并搭建了一套基于超连续谱马赫2曾德尔白光干涉仪的色散测量系统,实现了光子晶体光纤的高精度和宽波段色散测量。利用该系统对一种纤芯直径约为5Lm,空气孔直径为3.54Lm,孔间距为5.52Lm的全内反射型光子晶体光纤的色散特性进行了测量,实验结果与数值计算的结果基本一致,零色散点相差小于50nm,较好地验证了测量方法和实验系统的有效性。关键词光纤光学;白光干涉仪;光子晶体光纤;色散测量;超连续谱中图分类号TN253;O436.3文献标识码Adoi:10.3788/CJL20103706.1496BroadbandDispersionMeasurementofPhotonicCrystalFiberBasedonSupercontinuumWhiteLightInterferometerWangZefengLiuXiaomingHouJingCollegeofPhotoelectricScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,ChinaAbstractAsystembasedonMach2Zehnderinterferometerandsupercontinuumwhitelight,whichisusedforultra2broadbandandhighprecisiondispersionmeasurementofphotoniccrystalfiber,isdesignedandconstructedbyconsideringtheshortcomingsofalltheavailablemethods.Aphotoniccrystalfiber(PCF)withcorediameterof5Lm,holediameterof3.54Lmandpitchof5.52Lm,ismeasuredrespectively.Themeasureddispersioncoefficientsarewellinagreementwiththesimulationresults,andthedifferencebetweenthezerodispersionwavelengthsissmallerthan50nm,whichshowgoodperfermanceofthemethodandtheexperimentalsystem.Keywordsfiberoptics;whitelightinterferometer;photoniccrystalfibers;dispersionmeasurement;supercontinuum收稿日期:2010203222;收到修改稿日期:2010204220基金项目:国家863计划(2010AAG111)、教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET20820142)和国防科研计划(JC09207201)资助课题。作者简介:王泽锋(1980)),男,博士,讲师,主要从事光纤传感和光子晶体光纤等方面的研究。E2mail:hotrosemaths@163.com1引言光子晶体光纤(PCF)又称为多孔光纤或微结构光纤,其包层由在二维方向紧密排列的波长量级微孔构成[1]。根据导光机制,PCF分为全内反射型和光子带隙型两种[2~4]。PCF是当前国内外光学和光电子学领域研究的热点[5~7]。由于包层中空气孔构成的微结构设计灵活,使得PCF呈现出许多优异特性,如无截止单模、大模场面积、极强的非线性效应、高双折射效应、色散可控且在可见光和近红外波段具有反常色散等[1~9]。PCF在色散补偿、超连续谱的产生、光纤传感、大功率激光传输、大功率光纤激光器等方面拥有巨大的应用前景[9~11]。色散是PCF最为重要的特性参数之一,目前还没有专门针对PCF色散测量的仪器设备,一般采用普通光纤色散测量的方法,如相移法、脉冲时延法、干涉法等[12~18]。其中应用最多的是脉冲时延法和6期王泽锋等:基于超连续谱白光干涉仪的宽波段光子晶体光纤色散测量白光干涉法。脉冲时延法原理最简单,但一般需要价格昂贵的飞秒脉冲激光器和较长的待测光纤[12,13],这不太适合目前PCF制作成本较高的现状,而且其测量精度在很大程度上受到探测器性能的影响,一般为50~100ps。白光干涉法利用低相干光源,测量精度可达1ps,比脉冲法要高出1~2个数量级,可以用来测量短至几个厘米的光纤色散,非常适合PCF的色散测量。但是,传统白光干涉仪受白光光源光谱特性的限制,难以实现宽波段的色散测量[16,17]。本文用PCF产生的超连续谱白光取代传统白光干涉仪的光源,实现了PCF的宽波段色散测量。搭建了基于PCF的马赫2曾德尔超连续谱白光干涉仪系统,编写了数据采集和处理程序,对某一PCF的色散特性进行了测量。在测量波段470~1600nm上实验结果与采用仿真软件CUDOS数值计算的结果基本吻合。2测量原理PCF的色散与普通光纤的色散具有相同的概念,色散系数D的定义式...