中紅外光纖超連續(xù)譜激光理論與應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 超連續(xù)譜激光簡介 1
1.2 超連續(xù)譜激光的發(fā)展歷史 2
1.3 超連續(xù)譜激光的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 5
參考文獻 7
第2章 中紅外光纖的性質及處理技術 11
2.1 軟玻璃光纖性質 11
2.1.1 光學特性 11
2.1.2 熱學特性 20
2.1.3 力學特性 22
2.1.4 溶解度 22
2.1.5 常見光纖性質比較 23
2.2 石英光纖處理技術 24
2.2.1 石英光纖切割 25
2.2.2 石英光纖熔接 25
2.2.3 石英光纖端帽制備 26
2.2.4 石英光纖拉錐 27
2.3 軟玻璃光纖處理技術 28
2.3.1 軟玻璃光纖切割 29
2.3.2 軟玻璃光纖熔接 29
2.3.3 軟玻璃光纖端帽制備 32
2.3.4 軟玻璃光纖端面鍍膜與微結構制備 33
2.3.5 軟玻璃光纖熔融拉錐 36
參考文獻 36
第3章 光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生的原理 41
3.1 脈沖在光纖中的傳輸 41
3.1.1 時域GNLSE及其解法 41
3.1.2 頻域GNLSE及噪聲模型 47
3.1.3 帶增益的GNLSE 51
3.2 光纖中的非線性效應 55
3.2.1 自相位調制和交叉相位調制 55
3.2.2 四波混頻和調制不穩(wěn)定性 57
3.2.3 受激拉曼散射與孤子自頻移 59
3.2.4 光孤子與色散波 61
3.3 光纖參數(shù)對非線性系數(shù)的影響 64
3.3.1 光纖參數(shù)對基模非線性系數(shù)的影響 64
3.3.2 非線性系數(shù)對超連續(xù)譜產(chǎn)生過程的影響 65
3.4 光纖色散對超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響 68
3.4.1 光纖參數(shù)對色散的影響 68
3.4.2 在不同色散區(qū)泵浦對超連續(xù)譜產(chǎn)生過程的影響 76
3.5 超連續(xù)譜產(chǎn)生的主要機理 80
3.5.1 飛秒脈沖泵浦產(chǎn)生超連續(xù)譜 80
3.5.2 長脈沖泵浦產(chǎn)生超連續(xù)譜 81
3.6 光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生 82
3.6.1 無源光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生 83
3.6.2 有源光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生 87
3.6.3 級聯(lián)光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生 91
3.6.4 漸變折射率多模光纖中超連續(xù)譜產(chǎn)生 95
參考文獻 96
第4章 基于鍺氧化物和碲酸鹽光纖的超連續(xù)譜產(chǎn)生 104
4.1 基于氧化鍺玻璃光纖的超連續(xù)譜產(chǎn)生 104
4.1.1 1.5μm波段泵浦氧化鍺光纖實現(xiàn)超連續(xù)譜激光 105
4.1.2 2μm波段泵浦氧化鍺光纖實現(xiàn)超連續(xù)譜激光 109
4.1.3 2～2.5μm波段泵浦氧化鍺光纖實現(xiàn)超連續(xù)譜激光 113
4.2 基于碲酸鹽玻璃光纖的超連續(xù)譜產(chǎn)生 117
參考文獻 123
第5章 基于非摻雜ZBLAN光纖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 126
5.1 概述 126
5.2 基于1.5μm泵浦源的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 128
5.3 基于2μm泵浦源的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 130
5.4 基于2～2.5μm孤子群脈沖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 138
5.4.1 大模面積TDFA泵浦的瓦量級中紅外超連續(xù)譜激光 139
5.4.2 大模面積TDFA泵浦的十瓦量級中紅外超連續(xù)譜激光 142
5.4.3 單模TDFA泵浦的高功率中紅外超連續(xù)譜激光 144
參考文獻 148
第6章 基于摻雜ZBLAN光纖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 150
6.1 概述 150
6.1.1 3～5μm波段常見增益離子發(fā)射譜特性 150
6.1.2 Er3+在ZBLAN光纖中的激光特性 151
6.1.3 Ho3+在ZBLAN光纖中的激光特性 154
6.1.4 Dy3+在ZBLAN光纖中的激光特性 155
6.1.5 基于摻雜ZBLAN光纖的中紅外超連續(xù)譜光源的基本結構 155
6.2 基于摻鉺ZBLAN光纖放大器的中紅外超連續(xù)譜激光 156
6.3 基于摻鈥ZBLAN光纖放大器的中紅外超連續(xù)譜激光 167
參考文獻 171
第7章 基于非摻雜InF3光纖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 175
7.1 概述 175
7.1.1 InF3光纖的色散特性 175
7.1.2 InF3光纖的非線性特性 176
7.1.3 基于InF3光纖的中紅外超連續(xù)譜光源研究現(xiàn)狀 178
7.2 2μm波段泵浦InF3光纖實現(xiàn)中紅外超連續(xù)譜激光 180
7.3 2～2.5μm波段泵浦InF3光纖實現(xiàn)中紅外超連續(xù)譜激光 187
7.4 3μm波段泵浦InF3光纖實現(xiàn)中紅外超連續(xù)譜激光 195
參考文獻 197
第8章 基于硫系玻璃光纖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生 199
8.1 中紅外固體激光器泵浦硫系玻璃光纖 199
8.2 中紅外光纖激光器泵浦硫系玻璃光纖 203
8.3 級聯(lián)軟玻璃光纖 206
8.3.1 ZBLAN光纖級聯(lián)As2S3光纖 207
8.3.2 ZBLAN光纖級聯(lián)As2Se3/GeAsSe光纖 209
8.3.3 InF3光纖級聯(lián)As2Se3光纖 213
8.3.4 ZBLAN光纖級聯(lián)As2S3光纖再級聯(lián)As2Se3光纖 217
參考文獻 219
第9章 中紅外光纖超連續(xù)譜激光的應用 223
9.1 中紅外光學相干層析成像 223
9.2 中紅外光譜學 224
9.2.1 環(huán)境監(jiān)測和食品安全 224
9.2.2 分子指紋譜識別 227
9.3 生物醫(yī)學及顯微成像 229
9.4 國防應用 233
參考文獻 234
附錄一 書中用到的縮寫 237
附錄二 各種光纖材料的Sellmeier系數(shù) 239
附錄三 不同光纖材料的拉曼響應函數(shù) 240
參考文獻 241