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申请/专利权人：中国计量大学

摘要：本发明涉及基于四阶龙格‑库塔算法的宽带中红外光频梳的产生方法，先确定氟碲酸盐微结构光纤在中红外光频梳产生领域的潜力，通过数值模拟对非线性薛定谔方程求解，利用对称分布傅里叶变换求解非线性薛定谔方程，方程中包含了高阶色散以及非线性效应；然后基于上述方程的解，利用单模光纤压缩时域脉冲，适当调整其长度比，得到不同重复频率的超短脉冲激光，将其输入进氟碲酸盐光纤中，重复频率为10～100GHz可调的宽带中红外光频梳，将中心波长为1980nm的不同重复频率的双波长连续光进行光谱预展宽；最后采用重复频率的超短脉冲作为泵浦光，验证产生的中红外光频梳频率间隔的可调谐性。

主权项：1.基于四阶龙格-库塔算法的宽带中红外光频梳的产生方法，其特征在于：先确定氟碲酸盐微结构光纤在中红外光频梳产生领域的潜力，通过数值模拟对非线性薛定谔方程求解，在计算中采用四阶龙格-库塔算法以减少由于分布迭代导致的数值误差，在数值模拟过程加入高斯白噪声模型，设置光纤的传输损耗为1.5dBm，利用对称分布傅里叶变换求解非线性薛定谔方程，方程中包含了高阶色散以及非线性效应，如式一所示， （式一）式一中A是脉冲振幅，z是传播距离，α是衰减系数，βk是色散，T是慢变时间量，γ是非线性系数，考虑了八阶色散，冲击项τshock=1ω0也包含在内，通过四阶龙格-库塔方法数值求上述方程，将方程分解为线性部分和非线性部分，并应用时间分裂技术，由于上述方程比标准的非线性薛定谔方程更为复杂，包含高阶色散项和受激拉曼散射，采用傅里叶变换来处理线性色散项，并在时域中直接计算非线性项，具体计算过程如下：S1：空间离散化，将空间坐标z进行离散化，设z的范围为[0,L]，将z分成Nz个等间距的节点，步长为，记，其中；S2：时间离散化，对时间坐标T进行离散化，设T的范围为[-Tmax,Tmax]，将T分成NT个等间距的节点，步长为ΔT=2TmaxNT，记Tm=mΔT-Tmax，其中m=0,1,…,NT；S3：将偏微分方程转换为常微分方程，将偏微分方程转换为常微分方程，为此，我们首先定义一个新的变量Bmz=Az,Tm，通过这种方法，原方程写作一组关于Bmz的常微分方程；S4：1.4应用四阶龙格-库塔算法，得到离散化的时间和空间网格，使用四阶龙格-库塔算法求解每个事件步骤上的Bmz：（1）初始化令（2）计算k1向量计算，其中k1是基于当前时间步zn的Bmzn的变化率向量，即： （3）计算k2向量计算，然后计算： （4）计算k3向量计算，然后计算： （5）计算k4向量计算，然后计算： （6）更新波函数 然后基于上述方程的解，利用单模光纤压缩时域脉冲，适当调整其长度比，得到不同重复频率的超短脉冲激光，将其输入进氟碲酸盐光纤中，重复频率为10～100GHz可调的宽带中红外光频梳，将中心波长为1980nm的不同重复频率的双波长连续光进行光谱预展宽；最后采用重复频率的超短脉冲作为泵浦光，验证产生的中红外光频梳频率间隔的可调谐性，将该泵浦脉冲输入到氟碲酸盐玻璃光纤中，由于光纤具有较高的非线性系数，可在传输过程中通过自相位调制、级联四波混频效应作用，获得宽带中红外光频梳，改变泵浦光重复频率得到不同频率间隔的光频梳。

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百度查询： 中国计量大学 基于四阶龙格-库塔算法的宽带中红外光频梳的产生方法