研究与评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志
菜单ISSN: 2321 - 6212
ISSN: 2321 - 6212
穆罕默德·萨利姆·贾西姆＊
伊拉克米桑市天才中学教育部
收到:稿号:02- 5 -2022joms - 22 - 62515;编辑分配:2022年5月06日，预qcjoms - 22 - 6515 (PQ);综述:2022年5月20日joms - 22 - 62515;修改后:2022年5月27日，稿件编号:joms - 22 - 62515 (R);发表:03-Jun-2022, DOI: 10.4172/2321-6212.10.5.005。
更多相关文章请访问rayapp0
具有周期结构的光子晶体光纤(PCFs)是一种永不停息、不断发展的光纤。本文设计了一种光纤光子晶体，并通过Matlab程序进行了验证，其中采用了SplitStep傅里叶方法(SSFM)。研究了改变气孔半径对光纤中孤子传播地理位置的影响，并通过增加影响三阶孤子的半径值得到超连续谱的产生。这种频谱扩展在许多现代应用中具有重要意义，包括医疗、工业和军事，以及在通信系统中具有重要作用。
光子晶体光纤(PCFs);分步傅里叶方法;孤子，半径气孔;Supercontinuum代
在包层区域具有二氧化硅背景和气孔的光纤被称为固体芯光子晶体光纤。与包层相比，芯层具有更高的折射率，激光通过改进的全内反射过程以与传统光纤相同的方式引导穿过光纤[1］．这种结构使PCF比传统光纤具有更好的性能。无穷无尽的单模工作，易于控制的色散特性，以及高非线性系数都是这些特征之一[2］．由于这些特性，PCF可用于光学放大器、光纤激光器、超连续谱产生和全光波长传输等应用[3.］．PCF的非线性特性可以通过获得有限的有效模态区域来改善[4］．通过减小有效模态区域，PCF的非线性可以得到几度的改善。随着非线性系数的增加，光纤成为光学应用的完美候选，并且在最短的光纤长度下检测非线性效应成为可能[5-7］．因此，通过改变包层区域内气孔的大小，可以实现被限制在狭窄区域的良好引导模式。pcf在参数放大器中用作非线性介质[8］．我们可以设计一个合适的模态区域，通过适当地调整气孔的大小[[9，10］．光纤参数放大器(FOPA)被广泛应用于信号处理器、光波长转换器和线放大器等领域。在本研究中，开发了一种具有适合气孔半径的新型PCF，同时降低了约束损失、高非线性、低色散和增强的模区性能，以确保制造。PCF结构在光通信中有广泛的应用，是使用本研究特有的建模方法创建的。通过控制气孔半径来控制一阶、二阶和三阶孤音的传播。
光子晶体光纤(PCF)
这种形式的PCF是由空气孔环的巡逻系统组成，其中心实心核心延伸到光纤的长度上。它们由纯二氧化硅制成，目的是降低包层的有效折射率，从而形成一个全内反射制导系统[11］．图1一个说明了实心的截面。图1 b显示折射率随径向尺寸的变化。
图1:示(a)实芯光纤截面及(b)折射率剖面[12］．
pcf最吸引人的特性之一是它们能够在宽波长范围内保持单模，不像普通的单模光纤，在单模截止波长下的波长变成多模。具有这种优点的pcf被称为无尽单模(ESM) - pcf [13］．对于单模工作所需的低折射率对比度等效波导，需要包层有限的充气率。在较低的波长，包层的有效指数将类似于二氧化硅的折射率。这种特性会减小波长，并在较宽的波长范围内保持单模[14］．改进的光学引导条件通过以下效果确保pcf是理想的应用:
a有效面积A_eff
光携带区域通常被称为有效模区。电场(E)传播发生在核心内的基本传播模式;因此，PCF的有效模态面积(EMA)可使用以下公式计算[15］．
b -非线性效应(γ)
在有限的有效场提供高光功率密度的情况下，非线性效应是值得研究的。PCF背景材料的有效区域乃至与工作波长相关的非线性系数都与非线性有效或非线性直接相关。应该用方程来观察非线性效应。
C-Material分散
由于相指数光纤模型是由纯二氧化硅玻璃制成的，材料分散(在核心区域)可以使用Sellmeier短语来近似。材料折射率的波长依赖性是由光学模式与材料中的离子、气体或电子的相互作用引起的。材料的分散性由Paschotta决定[16］．
在这项研究中，我们关心的是采用sech2脉冲形式的脉冲，即所谓的孤子。
光子晶体纤维中的孤子
光孤子是一种以类似粒子的方式在长距离传播的孤立光波，由于其在锁模等开创性应用中的关键地位，近几十年来一直是密集研究的主题。17]，频率梳[18，19]，以及超连续统生成[20.，21]，以及其他[22，23］．其中一个具体的挑战是激光脉冲与非线性光子晶体的相互作用。许多论文都涉及基于这种关系构建全光切换器，(ii)光子晶体缺陷上的光平移，以及(iii)光子晶体在不同激光系统中的应用[24，25］．本研究的主要目的是深入研究光子晶体中孤子形成与参数之间的关系，并找到一种调节孤子参数和孤子位移的方法。NLSE控制PCFs波导内的脉冲传播[26］．数学上用Agrawal [27]:
其中A (z,t)表示缓慢变化的脉冲包络振幅，β2=二阶色散，α=光纤损耗，γ=非线性效应。光纤损耗、色散和非线性对脉冲在光纤内传播的影响由上面方程右侧的三个项描述。色散或非线性效应沿光纤盛行，这取决于入射脉冲参数-峰值强度(P0=1瓦)和初始宽度(T0=1 ps)的脉冲。长度缩放由色散长度(LD)和非线性长度(LN)光纤的值，其中色散或非线性效应对脉冲演化很重要。基于数学的Ambaye和Sakoda[28，29］．
数值模拟采用了分步傅里叶方法(SSFM)。色散被认为是反常的(β2= 3) ps2公里－1，且无损耗(α=0) dBkm－1．非线性效应(γ=1)， W－1公里－1，其中光子晶体光纤的参数为孔间距离(ʌ=1.2)、波长(λ=1.55 nm)、气孔数(n=8)、气孔直径(d=0.1、1、1.8)μm，并利用MATLAB程序得到结果。
仿真结果
研究并分析了直径气孔对不同阶孤子的影响。
一阶孤子:Sech，使用形式的脉冲，即具有以下形式Wartak [30.］．
A(0,t)=N Sech(t) ...... (7)
N代表脉冲的阶数。当使用N=1时，则只需产生初始脉冲
A(0,t)=Sech(t) ...... (8)
如果脉冲具有“Sech”形状且N=1，则称为基本孤子，且图2下图显示了它沿纤维的传播。一阶孤音中气孔直径控制在d=(0.1,01,1.8) μm。结果如下所示。
图2:解释了一阶孤子在不同空气孔半径下的三维和二维输出脉冲振幅。A. d=0.1 μm, b. d=1 μm,c. d。d = 1.8μm。
通过图2中气孔直径变化的结果可以看出，出射脉冲的幅值水平有减小的趋势，并且随着气孔直径的增大，这种减小趋势逐渐减小。在三维脉冲中也有明显的翻转，而不是在脉冲的末端随着孔径的增加而出现的变宽，膨胀是从脉冲扩散的开始开始的。这样做的原因是，通过增加孔的直径，光通过光纤传播的距离将失去部分功率，这导致脉冲输出的振幅下降。
二阶孤子
在N=2的二阶孤子中，与3D孤子一样，在气孔直径的变化过程中，脉冲随距离和时间的变化呈现凸凹变化，而在2D孤子中，气孔直径对脉冲强度的变化影响明显，输出脉冲随气孔的增加而逐渐减小。图3结果表明，N=2个孤子的光谱分量随d=0.1,1处引入扰动而随时间分离。
图3:解释了不同空气孔半径的二阶孤子的三维和二维输出脉冲振幅。A-d =0.1 μm, b-d=1 μm, c-d=1.8 μm。
由于摄动降低了d=1.8，只出现了部分谱重压缩。在非线性和色散介质中显示其时间和光谱形式的周期振荡的光脉冲被归类为二阶。在只考虑直径气孔效应的情况下，给出了脉冲形状的功率演化过程。在两个孤子周期内，可以看到孤子的衰变。
三阶孤子
三阶孤子，在N=3的三阶孤子情况下，脉冲出现分叉，表明孤子裂变产生的超连续谱随距离和时间的变化d=(0.1,01,1.8) μm，输出强度a几乎随空气孔的增加而逐渐减小直至消失，如图所示图4．
图4:解释了三阶孤子在不同空气孔半径下的三维和二维输出脉冲振幅。A-d =0.1 μm, b-d=1 μm,c-d=1.8 μm。
根据一项研究，高阶孤子在结构上是不稳定的，修改的非线性Schrödinger方程(NLSE)中的摄动可以在脉冲幅度的非线性动力学中产生显著变化。在图4中可以观察到SPM产生正啁啾，而GVD产生负啁啾(D>0)。由于强度较高，SPM产生的正啁啾量大于GVD产生的负啁啾量;它不能完全取消。因此，脉冲开始以一种建设性的方式啁啾。
本研究的目的是研究由于气孔直径的改变而引起的各阶孤子的衰变。为了完成这项任务，进行了孤子在光子晶体光纤中传播的系统建模工作。使用分裂相位傅里叶方法创建了一个仿真工具(SSFM)。结果表明，当孤子为一阶时，出现孤子形式的反转，脉冲强度随着气孔直径(d=0.1、1、1.8)um的增大而减小。
在二阶孤音的情况下，当气孔直径为(d=0.1和1)um时出现畸变，而当气孔直径为d=1.8um时，脉冲的轮廓出现减小且输出脉冲有规律。
当气孔直径增大，脉冲强度减小时，超连续谱中三阶孤音发生明显变化，啁啾明显。这项研究的主要性质是有用的非线性显微镜和光谱学应用。
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
［谷歌学者］
