（光学专业论文）光纤中超连续谱产生的特性研究.pdf

摘要 光纤中超连续s u p e r c o n t i n u u m ( s c ) 谱的产生源于光 ，一 纤中各种非线性效应( 自相位调制效应、交叉相位调制效 应，四波混频效应及受激r a m a n 散射等) 和群速度色散的 共同作用。本文主要研究群速度色散对光纤中自相位调制 效应s c 谱展宽的影响，分析了产生s c 谱的物理机制。 主要工作内容如下： ( i ) 研究了不同色散特性的常规色散位移光纤和正常 r ，_ ，一 色散平坦光纤中超连续谱产生情况。结果表明，利用自相 位调制效应在常规色散位移光纤一般不能产生平坦、宽带 的s c 谱。具有较小正常色散的色散平坦光纤有利于平坦、 宽带s c 谱的形成。 ( 2 ) 研究了色散平坦渐减光纤中s c 谱的产生。研究 j - - 。_ _ 。一 结果表明，泵浦脉冲峰值功率对s c 谱的产生有着重要影 响，光纤的四阶、五阶等高阶色散的综合作用对s c 谱的 形成起决定因素，高阶非线性效应( r a m a n 自散射和自变 陡效应) 的影响可以忽略。 ( 3 ) 研究了反常色散位移光纤中高阶孤子压缩效应与 平坦s c 谱的产生。发现光纤的三阶色散( 色散斜率) 对 s c 谱的形成起着关键性的作用。通过对光纤色散斜率的优 化设计并综合考虑泵浦脉冲功率、脉冲宽度对s c 谱谱宽 和平坦度的影响，获得了平坦、超宽的s c 谱。 a b s t r a c t t h e o r i g i n o f s u p e r c o n t i n u u m ( s c ) g e n e r a t i o n i n o p t i c a l f i b e r sh a s b e e n c o n j e c t u r e d t ob et h e i n t e r p l a y b e t w e e nf i b e rn o n l i n e a r i t i e s f s e l f p h a s em o d u l a t i o n ，c r o s sp h a s em o d u l a t i o n a n dr a m a ns e l f s c a t t e r i n g ) a n d g r o u p v e l o c i t yd i s p e r s i o n ( g v d ) t h es t u d y b a s e do ns e l f p h a s e m o d u l a t i o nm e c h a n i s ma n dt h ee f f e c t so fg v do ns cg e n e r a t i o na r em o s t l y f o c u s e do nb ya n a l y z i n ga n dc a l c u l a t i n gt h e o r e t i c a l l y t h ea c h i e v e m e n t sg a i n e di nt h i st h e s i sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) s cg e n e r a t i o nf r o mo p t i c a lf i b e r sw i t hd i f f e r e n tg v di ss i m u l a t e d i nd e t a i l i ti sf o u n dt h a tf l a ta n dw i d e b a n ds cc a n tb eo b t a i n e di n c o m m o n d i s p e r s i o n s h i f t e d f i b e r ，a n dd i s p e r s i o n f l a t t e n e d f i b e rw i t h s m a l ln o r m a lg v di sm o s ts u i t a b l ef o rf l a ta n dw i d e b a n ds c g e n e r a t i o n ( 2 ) s cg e n e r a t e d i n d i s p e r s i o n f l a t t e n e d d e c r e a s i n g f i b e ri ss t u d i e d p r o f o u n d l y i t i sf o u n dt h a tt h ep e a kp o w e ro fp u m pp u l s ei s i m p o r t a n t a n dt h ef o u r t ha n df i f t h d i s p e r s i o n s a r ec r u c i a lt o f l a t l y w i d e b a n ds c g e n e r a t i o n f r o mt h ef i b e r t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e h i g h e r o r d e r n o n l i n e a re f f e c t so ns cg e n e r a t i o nc a nb ei g n o r e d ( 3 ) s cg e n e r a t e di na n o m a l o u sd i s p e r s i o nr e g i o no fd i s p e r s i o n s h i f t e d f i b e r sb yu s eo fc o m p r e s s i o ne f f e c t so fh i g h e r o r d e rs o l i t o ni ss t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ed i s p e r s i o ns l o p eo fd i s p e r s i o n s h i f t e df i b e ri s c r u c i a lt os cg e n e r a t i o n af l a ta n du l t r a b r o a d b a n ds cs p e c t r u mi s o b t a i n e db yo p t i m i z i n gt h ef i b e rp a r a m e t e r sa n dt h ep e a kp o w e r ，p u l s e w i d t ho f p u m pp u l s e 第一章绪论 发展高速、大容量光纤通信技术已成为当前国际上光通信研究的主要方 向。光通信中的光时分复用( o t d m ：o p t i c a lt i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 和波分复用( w d m ：w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 是克服光、电子器 件瓶颈，提高光通信容量的有效途径。而o t d m 技术可以有效提高w d m 系统单 信道速率，因此o t d m 技术和w d m 技术的结合是建立未来高速、大容量光通信 系统的最佳方式。这种光通信系统的一个关键技术就是获得高重复率的、多 波长的超短脉冲。然而熟知的增益开关d f b 激光器( g s d f b ：g a i ns w i t c h e d d i s t r i b u t e d f e e d b a c kl a s e r ) 和锁模光纤激光器( m l f l ：m o d e l o c k e df i b e r l a s e r ) 都只能产生单一波长的近变换极限超短脉冲，依靠选取特定波长的几 个g s d f b 或m l f l 作为o t d m w d m 通信光源会给工作带来很多的不便。利用光 纤中的光谱超连续( s c ：s u p e r c o n t i n u u m ) 展宽技术则是一种非常有效的方 法。因为s c 脉冲源和其他用于光纤通信的超短脉冲光源相比，具有很多的优 点：带宽宽，可以在l o o n m 以上的连续光谱范围获得亚皮秒超短脉冲； 利用光谱切片滤波技术，可以同时提取任意带宽的多波长组分，脉冲的脉宽、 带宽和形状由光滤波器决定；s c 的稳定性好，主要由所用泵浦光源和光滤 波器决定：重复率( 传输速率) 由泵浦激光源决定。 1 1 s c 谱的形成机制 强功率的超短光脉冲在非线性光学介质( 如固体、气体和半导体等) 中传 输，由于非线性效应其频谱将获得极大展宽，频谱范围可从可见光一直连续 扩展到紫外和红外区域，即形成s c 谱。其频谱展宽的机理来自光脉冲在非线 性光学介质中的自聚焦( s e l f f o c u s i n g ) 、白相位调制( s p m ：s e l fp h a s e m o d u l a t i o n ) 、交叉相位调制( x p m ：c r o s sp h a s em o d u l a t i o n ) 、四波混频( f w m ： 第一章绪论 f o u rw a v em i x i n g ) 和受激拉曼散射( s r s ：s t i m u l a t e dr a m a ns c a t t e r i n g ) 等非线性效应的共同作用“。8 1 。利用单模光纤介质产生s c 脉冲也是源于光纤 中的s p m 、x p m 、f w m 及s r s 等非线性效应和光纤群速度色散( g v d ：g r o u p v e l o c i t yd i s p e r s i o n ) 的共同作用。1 “。 1 1 1 s p m 效应导致谱展宽n 8 1 s p m 是指光脉冲在传输过程中由于自身引起的相位变化，导致光脉冲频 谱扩展的非线性现象。当超短光脉冲在光纤中传输时，由于三阶电极化系数 的作用，使得光纤的折射率n 与光脉冲的强度ie2 有关： n ( 国，le ；2 ) = ，l o ( 珊) + n2 ；e1 2( 1 ) 其中：n ( o j ，) 代表总的折射率指数；n 。 ) 为线性部分；n 2 是与z 。有关的非 线性折射指数。 因为光脉冲的不同部位强度不同，所以对应的折射率也就不同，脉冲在 传输过程中就产生不同的相移，形成s p m ： = n ko l = ( ，l o + n2 ；e2 2 ) 七o l ( 2 ) 其中：k 。= 2 z 2 ；l 是光纤长度；九= n o k 。l 是相位变化的线性部分：而 。= n 2 k 。lj e j 2 则是相位变化的非线性部分，与光强成正比。这种s p m 效应 最终引起光脉冲频率的漂移( 频率啁啾) 从而造成光谱展宽。 1 1 2 x p m 效应导致谱展宽“砌 当两个或多个光波在光纤中同时传输时，它们将通过光纤的非线性而相 互作用。此时的光波有效折射率不仅与该波波长的强度有关，也与其它光波 波长的强度有关。x p m 是指某一波长的光场e 。由同时传输的另一波长的光场 e 。的作用引起相位变化，导致光谱扩展的非线性现象。显然，在发生x p m 效 应时总伴随着s p m 效应。此时，光场e 的非线性相位移如下： 矽舭= f 1 2 k o ( ；e l 2 + 2 ie 2 2 )( 3 ) 前一项为s p m 项，后一项为x p m 项。x p m 引起相同波长不同偏振念光波之间、 相同偏振态不同波长( 频率) 光波之间的耦合，造成光谱不对称地展宽。 第一章绪论 1 1 - 3 f w m 效应导致频谱展宽n 8 1 光纤中的f w m 是三阶电极化系数z 。参与的三阶参量过程，是非线性介 质对多个波同时传输时的一种响应现象。如果有三个频率分别为国，：，蛾的 光场同时在光纤中传输，三阶电极化系数将会引起频率为0 3 。的第四个光场产 生。它的频率为三个入射光波频率的各种组合： 0 ) 42 0 ) 1 0 ) 2 0 ) 3 ( 4 ) 光纤中的f w m 包括泵浦光本身的之间，s p m 效应、x p m 效应产生的新频 率成份与泵浦光之间，以及新产生的f w m 光与泵浦光之间的f w m 。然而，要 有显著的f w m 现象发生，参加混频的光波必须满足相位匹配条件： 髟+ k 4 = k l + k2 ( 5 ) 式中：置，置：，置，k 。为各光场的波矢量。根据文献 1 3 ，若要实现相位匹配， 泵浦光必须处于光纤的反常色散区。 1 1 4 s r s 效应导致频谱展宽n 刚 s r s 是光纤中的另一重要的非线性过程。它可以看作是介质中分子振动 对入射光( 泵浦光) 的调制，即分子内部粒子之问的相对运动导致分子感应 电偶极矩随时间的周期性调制，从而对入射光产生散射作用，造成光谱展宽。 设入射光的频率为。，介质的分子振动调制频率为珊，则散射光频率为： 0 3 s 2 0 9 p 一v 和0 3 s 2 c o p + v ( 6 ) 我们把这种现象称为s r s 。所产生频率为，的散射光叫斯托克波( s t o k e s ) ， 频率为。的散射光叫反斯托克波。s r s 只有在光强超过某一阈值是才会发 生。 1 1 5g v d 对频谱展宽的作用“8 1 光纤g v d 是光纤的一重要参数，它来源于光纤介质对光波的响应与该光 波的频率相关，即光纤折射率是光波频率( 波长) 的函数“。而光脉冲的频率 并不是单色的。这由两方面的原因引起：第一光源发出的并不是单色光；第 第一章绪论 二调制脉冲信号有一定的带宽。所以当光脉冲输入光纤中时，由于受到g v d ( 二阶g v d ) 的作用，脉冲的不同频率成份其运动速度不同，从而使脉冲在 传输过程中发生形变( 展宽) 。研究表明“，在光纤的j 下、负色散区域，光脉 冲的传输特性不同。在光纤的正色散区，光脉冲的高频分量( 蓝移) 比低频 分量( 红移) 传输得慢，而在光纤的负色散区，其传输特性刚好相反。另外， 当二阶g v d 比较小或光脉冲达到飞秒量级时，光纤的高阶g v d 会对脉冲的传 输产生重要的影响，导致脉冲前后沿不对称变形。总之，g v d 效应的最终结 果是导致光脉冲的变形。而我们知道，光纤的非线性效应不仅和光脉冲的峰 值强度相关，它还与光脉冲的强度分布密切相关，即和脉冲形状密切相关“。 由此可见，g v d 对非线性效应的走向起着一定的约束作用，从而对频谱的展 宽有着重要的影响。 总之，光纤中s c 谱的产生是以上几种非线性效应和光纤g v d 共同作用的 结果。其中最重要的是s p m 与g v d 的作用，因为相对而言s p m 比其它非线性 效应更容易发生且为一种无代价变换过程( 光波没有无谓的损失) 。本人所做 的工作就是基于s p m 效应这种非线性来展开的。 1 2sc 谱的研究进展及应用 1 2 1sc 谱产生的研究进展 r r a l f a n o 和s l s h a p i r o 于1 9 7 0 年利用倍频锁模钕玻璃皮秒激光脉 冲泵浦b k 7 光学玻璃，首次获得4 0 0 7 0 0 n m 的s c 谱，从此宣告s c 谱研究 的开始。由于s c 谱的形成是一个极其复杂的非线性光学过程，当时并没有完 善的理论解释，所以人们最初的研究主要是集中在对s c 谱形成机理的解释 上。r r a i f a n o 和a p e n z k o f e r 等人最先提出s c 谱的形成是一种f 咖过程“ “。随之，n v l o e m b e r g e n 和w l s m i o t h 等人通过研究发现s p m 效应、自聚 焦效应是s c 谱的主要形成机制。7 ”。在前人的基础上，j t m a m n a s s a h 通过 大量的实验，发现s c 谱的结构、形状和谱宽都显著地依赖于介质非线性折射 4 第一章绪论 率系数n 。、泵浦脉冲形状、波长、脉冲宽度、功率密度、相位调制和介质的 有效长度”“。 与此同时，光纤技术迅速发展，上世纪8 0 年代中期超低损耗单模光纤的 研发成功，使得光纤中的非线性效应开始变得显著起来。光纤中的s c 谱产生 由此而成为一种可能。为克服在普通非线性介质中产生s c 谱作用长度不好控 制以及所需泵浦脉冲功率太高等缺点，人们逐渐地把目光投向了光纤波导中 s c 谱产生的研究，并取得了辉煌的研究成果：1 9 8 9 年，m n i s l a m 等人首次 在光纤中获得宽带的孤子脉冲。1 ；1 9 9 2 年，b g r o s s 和j t m a n a s s a h 对光纤 负色散区s c 谱的形成进行了比较系统的理论研究“：1 9 9 4 年，t m o r i o k a 等人利用6 3 g h z 主动锁模掺铒光纤环形激光器产生的3 3 p s 超短光脉冲泵浦 一色散位移光纤( d s f ：d i s p e r s i o n s h i f t e df i b e r ) 获得谱宽达2 0 0 h m 的 s c 谱，进一步采用光学带通滤波器首次获得脉宽小于4 p s 的s cw d m 脉冲“； 1 9 9 7 年，k m o r i 等人利用g v d 与波长的二次幂函数关系成功实现了在色散 平坦渐减光纤( d f d f ：d i s p e r s i o n f l a t t e n e da n dd e c r e a s i n gf i b e r ) 中产 生近2 0 0 h m 的平坦s c 谱”：但是d f d f 光纤不易拉制、价格昂贵，为此，1 9 9 8 年，s o t o b a y a s h i 和k it a y a m a 成功利用常规负色散d s f 光纤和正色散平坦光 纤( d f f ：d i s p e r s i o n f l a t t e n e df i b e r ) 级联组合实验获得谱宽达3 2 5 n m 的s c 谱”“；2 0 0 0 年，t a b i r k s 等人报道在锥形光纤( t a p e r e df i b e r ) 中得 到谱宽达1 1 7 5 r i m ( 从3 7 0 h m 到1 5 4 5 n m ) 的超宽s c 谱。 1 2 2sc 谱的应用 光纤技术的日臻成熟，特别是近年来高速、大容量光通信的迅猛发展， 促进了s c 谱技术的逐步完善，其应用领域不断的得到扩大，主要有以下几个 方面： ( 1 ) 光脉冲波形测量： 随着超高速光通信的发展，提高光波测量的时间分辨率日益重要。利用 基于非线性效应的光取样方法( 如x p m 、f w m ) 可以获得较短的响应时间，很 引人注目，但是由于取样脉冲持续时间过长，测量的时阳j 分辨率仅限于几个 第一章绪论 皮秒。“1 。nt a k a r a 等人通过利用亚飞秒s c 脉冲进行光取样的方法，成功 地实现对l o o g b i t s 的光脉冲序列的测量，时间分辨率提高到0 6 p s ，而且 通过增大s c 光纤后的带通滤波器的带宽，时间分辨率可以得到进一步的提高 f 2 目 0 ( 2 ) 光纤群速度测量： 单模光纤和光学设备的g v d 在设计高速光通信网络中非常重要。到目前 为止，对g v d 的测量方法主要有干涉仪法、相位法、飞行时间法等”“，但 是这些方法只能测量单一波长附近的g v d ，而对于人们感兴趣的长光纤连续 波长范围的g v d 测量很困难。k m o r i 等人报道了利用光纤中s c 脉冲的产生 来测量光纤g v d 的新方法。“1 ，如图l 所示。他们以锁模激光器作为泵浦光源， 以4 5 0 m 保偏光纤作为s c 光纤来获得s c 脉冲，以此来测量g v d 。此方案可对 1 2 0 0 1 3 9 5 n m 的连续波长进行g v d 的测量，优点是误差小，而且测量范围容 易扩展到1 s u m 波段”。 图1s c 脉冲用于g v d 测量 ( 3 ) 超高速w d m 通信光源和o t d m w d m 结合复用通信光源： 为构建超高速、大容量灵活的w d m 通信网络，对低时间抖动和频率高度 稳定的多波长光脉冲源的要求目益迫切。熟知的增益开关半导体激光器 g s d f b 和锁模光纤激光器m l f l 都只能产生单一波长的近变换极限超短光脉 冲，依靠选取特定波长的几个d f b 或m l f l 作为o t d m w d m 通信光源显然很难 满足这种要求。其中一个很有前途的方法是从单一宽带光源中采用光波切片 第一章绪论 滤波技术，滤出多波长组分。对s c 光源滤波产生多波长脉冲是一种很有吸引 力的方法，如图2 所示。因为它的平坦和高度相干的宽连续谱范围，有望在 未来的w d m 网络中起着重要作用。为提高通行容量，w d m 和o t d m 的结合成为 一种必然，其中宽带、低噪声光源起着重要作用。s c 脉冲源就是产生用于这 种o t d m w d m 系统的宽带、多通道短脉冲的有效方法“”3 。用可调的波导 阵列光栅( a w g ：a r r a y e dw a v e g u i d eg r a t i n g ) 滤波器，对宽带s c 谱滤波， 可以获得低噪声、谱宽和脉宽可调的皮秒、飞秒脉冲。近年来，随着互联网 业务的快速增长，速率超过t b i t s 的超高速光传输技术越来越引起人们的 注意。尤其是1 9 9 9 年s k a w a n i s h i 等人报道成功利用s c 光源建立速率达到 3 t b i t s 的o t d m w d m 传输系统最具代表性”，该实验所用s c 光纤是保偏的色 散平坦渐减光纤( d f d f ) 。 八c h 一。 k h 一2 ： ：八c h 一篡 波长 图2s c 脉冲用于w d m 的多波长光脉冲源 ( 4 ) 实现无泵浦的自频率转换( 波长变换器) 自频率转换器s f c m 人h 陟 c f u f 冒t 纤夸暑 甫脉冲 比! 皿虬x 。 图3自频率变换器的实验装置 宽带范围内的高速光信号的光频率变换在构建灵活的超大容量w m d 、 第一章绪论 o t d m 网络中起着重要的作用。频率( 波长) 变换的最重要的要求是宽带可调 谐、脉宽可调，多波长信道输出。基于s c 谱产生技术实现的自频率变换，其 优点是不需要泵浦源。k m o r i o k a 等人以s c 脉冲产生为基础，实现了1 5 3 5 1 5 6 0 pm 范围的2 5 p s 、6 3 g b i t s 的脉冲序列到1 4 4 1 6 4 um 的波长变 换”，如图3 所示。此方法可以为w d m 网提供调谐范围达2 0 0 n m 、脉宽从皮 秒到飞秒可变的多波长信道输出。 ( 5 ) 全光解复用 全光信号传输是实现灵活的超大容量光网络的关键技术之一，在此过程 中，全光解复用是连接低比特电信号和高比特o t d m 信号的桥梁。至今，基于 光纤和半导体激光器的f w m 无误码的全光解复用已经达到一个新的水平 ( 2 0 0 0 b i t s ) 。t m o r o k a 等人用时问抖动小于l o o f s 的低噪声s c 短脉冲作为 泵浦源，利用一段3 0 0 m 长的保偏光纤的f w m ，成功地对5 0 0 g b i t s 的信号进 行了无误码的全光解复用。”。若利用带宽达到4 5 n m 的宽带掺饵光纤放大器 ( e d f a ) 和脉宽小于0 5 p s 的超短脉冲，有望实现对t b i t s 脉冲信号的解复 用。 全光纤s c 光源简单轻便，可以以l o g b i t s 的速率产生脉宽连续可调的 超短光脉冲，再结合随后研制出的阵列波导光栅a w g 波长解复用器和滤波器， 几乎可以把这种s c 光源的性能推向极至。这种光源就其结构的简单性、经济 性和系统的误码特性等综合指标而言是相当完美的。可见，它是未来高速、 超大容量光通信研究中极其重要的工作光源，也具有潜在的商业价值。 1 3本论文所做的工作及取得的成果 目前，国外对s c 的研究已经很热门，其工作主要集中对实验设计和分析 上；而国内的研究刚刚起步，只有清华大学等极少数院校对s c 谱作了初步的 研究。研究人员早就发现，光纤中s c 谱的产生是受到光纤的色散特性影响的。 但光纤的色散特性具体是如何影响s c 的产生，还没有过比较系统的理论研 第一章绪论 究。我们从理论上对不同色散特性光纤中s c 谱的产生进行了比较详细、系统 的研究，研究表明：在光纤的正常色散区，色散曲线越平坦( 三阶g v d 值t o ) ， 二阶g v d 越小，越有利于平坦、宽带s c 谱的形成；在光纤零色散点，不能产 生理想的s c 谱；在光纤的反常色散区，利用孤子压缩效应产生s c 谱时，高 阶g v d 对s c 谱能否形成起着决定性的作用。 参考文献 1r r a 1 f a n oa n ds l s h a p i r o p h y s r e v ，1 9 7 0 ，2 4 ：5 8 4 2 n b l o e m b e r g e n o p t c o m m u n ，1 9 7 3 ，8 ：2 8 5 3w l s m i o t he t a 1 p h y s r e v ，1 9 7 7 ，a 1 5 ：2 3 9 6 4a p e n z k o f e ra n dw k a i s e r o p t q u a n t u me l e c t r o n ，1 9 7 7 ，9 ：3 1 5 5 r l f o r k ，c v s h a n ka n dc h i r l i m a n ne t a 1 o p t l e t t ，1 9 8 3 ，8 ：1 6 j t m a n a s s a he ta 1 p h y s l e t t ，1 9 8 5 ，a 1 0 7 ：3 0 5 7 j r m a n a s s a he ta 1 i e e eq u a n t u me l e c t r o n ，1 9 8 6 ，q e 一2 2 ：1 9 7 8 o r k i n g ，u m y o oa n dr r a l f a n o a p p l l e do p t ，1 9 9 3 ，3 2 ：2 0 8 7 9 m n i s l a m ，g s u c h aa n di b a r j o s e p he ta 1 b r o a db a n d w i d t h sf r o m f r e q u e n c y s h i f ts o l i t o n si nf i b e r s o p t l e t t ，1 9 8 9 ，1 4 ：3 7 0 3 7 2 1 0b g r o s sa n dj r m a n a s s a h s u p e r c o n t i n u m mi nt h ea n o m a l o u sg r o u p v e l o c i t yd i s p e r s i o nr e g i o n o p t l e t t ，1 9 9 2 ，9 ：1 8 1 3 1 8 1 8 l1 r m o r i o k a ，k m o r ia n dm s a r u w a t a r i m o r et h a n 1 0 0 一w a v e l e n g t h c h a n n e lp i c o s e c o n do p t i c a lp u l s eg e n e r a t i o nf r o m s i n g l e l a s e r s s o u r c eu s i n gs u p e r c o n t i n u u mi no p t i c a lf i b e r s e l e c t r o n l e t t 1 9 9 3 ，2 9 ：8 6 2 8 6 4 1 2 r m o r i o k a ，k m o r i a n ds k a w a n i s h ie ta 1 m u l t i - w d m c h a n n e l g b i t sp u l s e g e n e r a t i o n f r o ma s i n g l e l a s e rs o u r c e u t i l i z i n g 9 笙二兰笪丝 l d p u m p e ds u p e r e o n t i n u u mi n o p t i c a l f i b e r s i e e e p h o t o n t e c h n 0 1 l e t t ，1 9 9 4 ，6 ：3 6 5 3 6 8 1 3 j u k a n ga n dr p o s e y d e m o n s t r a t i o no fs u p e r c o n t i n u u mg e n e r a t i o n i nal o n g c a v i t yf i b e rr i n gl a s e r o p t l e t t ，1 9 9 8 ，2 3 ：1 3 7 5 1 3 7 7 1 4y t a k u s h i m a ，f f u m i o a n d k k i k u c h i g e n e r a t i o no fo v e r1 4 0 一n m w i d e s u p e r c o n t i n u u mf r o man o r m a l d i s p e r s i o nf i b e rb y u s i n ga m o d el o c k e d s e m i c o n d u c t o rl a s e r s o u r c e i e e e p h o t o n t e c h n 0 1 l e t t ，1 9 9 8 ，1 0 ：1 5 6 0 1 5 6 2 1 5 s c o e n ，a h l c h a ua n dr l e o n h a r d t e ta 1 w h i t e 一1 i g h ts u p e r c o n t i n u u mg e n e r a t i o nw i t h6 0 p s p u m pp u l s e si nap h o t o n i ct r y s t a l f i b e r o p t l e t t ，2 0 0 1 ，2 6 ：1 3 5 6 1 3 5 8 1 6 s c o e n ，a h lc h a ua n dr l e o n h a r d te t a 1 s u p e r c o n t i n u u m g e n e r a t i o nb ys t i m u l a t e dr a m a ns c a t t e r i n ga n dp a r a m e t r i cf o u rw a v e m i x i n gi np h o t o n i cc r y s t a l f i b e r s j o p t s o c a m b ，2 0 0 2 ，1 9 ：7 5 3 7 6 4 1 7a v h u s a k o ua n dj h e r r m a n n s u p e r c o n t i n u u mg e n e r a t i o n ，f 。u r _ w a v e m i x i n g ，a n df i s s i o no fh i g h e r o r d e rs o l i t o n si n p h o t o n i c c r y s t a l f i b e r s j o p t s o c a m b ，2 0 0 2 ，1 9 ：2 1 7 1 2 1 8 2 1 8g p a g r a w a l n o n l i n e a rf i b e ro p t i c s , 2 n de d ( a c a d e m i c ，s a n d i e g o ， c a l i f ，1 9 9 5 ) 1 9 t m o r i k a ，s k a w a n i s h ia n dk m o r ie t a 1 n e a r l yp e n a l t y f r e e ，( 4 p s s u p e r c o n t i n u u mo b i t s p u l s eg e n e r a t i o no v e r1 5 3 5 1 5 6 0 n m e 1 e c t r o n l e t t ，1 9 9 4 ，3 0 ：7 9 0 7 9 1 2 0k m o r i ，h t a k a r a a n ds k a w a n i s h i e ta 1 f l a t l y b r o a d e n e d s u p e r c o n t i n u u ms p e c t r u mg e n e r a t i o ni na d i s p e r s i o nd e c r e a s i n g f i b e rw i t h c o n v e x d i s p e r s i o n p r o f i l e e l e c t r o n l e t t ，1 9 9 7 ，3 3 ： 1 0 8 6 1 0 8 7 2 1h 8 0 t o b a y a s h i a n d k k i t a y a m a 3 2 5 n mb a n d w i d t h s u p e r c o n t i n u u m i n 第一章绪论 g e n e r a t i o n a tl o g b i t s u s i n gd i s p e r s i o n f l a t t e n e d a n d n o n d e c r e a s i n g n o r m a l d i s p e r s i o n f i b e rw i t h p u l s ec o m p r e s s i o n t e c h n i q u e e 1 e c t r o n l e t t ，1 9 9 8 ，3 4 ：1 3 3 6 1 3 3 7 2 2t a b i r k s ， w j w a d s w o r t h a n d p s j r u s s e l l s u p e r c o n t i n u u m g e n e r a t i o ni nt a p e r e df i b e r s o p t l e t t ，2 0 0 0 ，2 5 ：1 4 1 5 1 4 1 7 2 3b p n e l s o na n d n j d o r a n o p t i c a ls a m p l i n go s c i l l o s c o p eu s i n g n o n l i n e a rf i b e rl o o pm i r r o r e 1 e c t r o n l e t t ，1 9 9 1 ，2 7 ：2 0 4 2 0 5 p a n n d r e k s o n p i c o s e c o n do p t i c a ls a m p l i n gu s i n gf o u r w a v em i x i n g i nf i b e r e l e c t r o n l e t t ，1 9 9 1 ，2 7 ：1 4 4 0 1 4 4 1 2 5h t a k a r a s k a w a n i s h ia n dt m o r i o k ae ta 1 1 0 0 g b i t so p t i c a l w a v e f o r mm e a s u r e m e n tw i t h0 6 p sr e s o l u t i o no p t i c a ls a m p l i n gu s i n g s u b p i c o s e c o n ds u p e r c o n t i n u u mp u l s e s e l e c t r o n l e t t ，1 9 9 4 ，3 0 1 1 5 2 1 1 5 3 2 6h t s h a n g c h r o m a t i c d i s p e r s i o n m e a s u r e m e n t b yw h i t e l i g h t i n t e r f e r o m e t r y o f m e t r e 一1 e n g t hs i n g l e - m o d eo p t i c a l f i b e r s e l e c t r o n l e t t 1 9 8 1 ，1 7 ：6 0 3 6 0 5 b c o s t a ，d m a z z i o n ia n dm p u l e oe ta 1 p h a s es h i f tt e c h n i q u ef o r t h em e a s u r e m e n to fc h r o m a t i cd i s p e r s i o ni no p t i c a lf i b e r su s i n g l e d s i e e ej q u a n t u me 1 e c t r o n ，1 9 8 2 ，q e 一1 8 ：i 5 0 91 5 1 5 2 8m f u j i s e ，m k u w a z u r ua n dm n u m o k a w ae ta 1 c h r o m a t i cd i s p e r s i o n m e a s u r e m e n to v e ral o o k md i s p e r s i o n s h i f t e ds i n g l e m o d ef i b e rb y an e wp h a s e s h i f tt e c h n i q u e e l e c t r o n l e t t ，1 9 9 1 ，2 2 ：5 7 0 5 7 2 2 9l g c o h e n c o m p a r i s o no fs i n g l em o d ef i b e rd i s p e r s i o nm e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s j l i g h t w a v et e c h n 0 1 ，1 9 8 5 ，l t 一3 ：9 5 8 9 6 6 3 0l g c o h e na n dc l i n p u l s ed e l a ym e a s u r e m e n t si nt h ez e r om a t e r i a l d i s p e r s i o nw a v e l e n g t hr e g i o nf o ro p t i c a lf i b e r s a p p l o p t ，1 9 7 7 1 6 ：3 1 3 6 3 1 3 6 k m o r i t m o r o k aa n d m s a r u w a t a r i g r o u pv e l o c i t y d i s p e r s i o n 一翌二主笪堡 m e a s u r e m e n tu s i n gs u p e r c o n t i n u u mp i c o s e c o n dp u l s e sg e n e r a t i o n i n a no p t i c a lf i b e r e l e c t r o n l e t t ，1 9 9 3 ，2 9 ：9 8 7 9 8 8 3 2 k - m o r i ，t m o r i o k a a n d m s a r u w a t a r i u l t r a w i d e s p e c t r a l r a n g e g r o u p v e l o c i t yd i s p e r s i o nm e a s u r e m e n tu t i l i z i n g s u p e r c o n t i n u u j 】i n a n o p t i c a l f i b e r p u m p e db y 1 5um c o m p a c tl a s e rs o u r c e i e e e t r a n s i n s t r u m m e a s ，1 9 9 5 ，4 4 ：7 1 2 7 1 5 3 3 t m o r i o