بخشی از مقاله
چکیده - با کنترل مناسب پارامترهاي غیرخطی و مهندسی هوشمندانهي پاشندگی در یک ساختار فیبر بلور فوتونی لانه زنبوري، نور سفید تولید خواهد شد. نشان داده می شود که با عبور دادن یک پالس لیزر به عرض 4 fsر28 و بیشینهي توان 10 kW از یک فیبر بلور فوتونی لانه زنبوري به طول 20 میلیمتر، که پاشندگی آن به نحو مناسبی مهندسی شده باشد، میتوان طیف ابرپیوستار یکنواختی در محدودهي نور مرئی تولید کرد. همچنین تاثیر قطر هستهي فیبر و انتخاب طول موج لیزر بر نحوهي شکلگیري طیف ابرپیوستار و رفتار نور در این نوع فیبر بحث خواهد شد.
-1 مقدمه
فیبرهاي بلور فوتونی ساختارهاي جدیدي از موجبرهاي نوري هستند که در سالهاي اخیر توجه محققین را به خود معطوف داشتهاند .[1] اخیراً، به دلیل مزایا و ویژگی منحصر بفرد این گونه فیبرها، محققین آنها را در کاربردهاي متنوعی از جمله طراحی سنسور، طراحی ادوات تمام نوري براي کاربرد در مخابرات نوري، و ادوات نظامی پیشنهاد میدهند .[1] مزایاي این فیبرها شامل سادگی مهندسی پاشندگی و کنترل پارامترهاي غیرخطی در بازهي مطلوبی از طول موج است. یکی از کاربردهاي این فیبرها تولید طیف ابرپیوستار است.
[2] طیف ابرپیوستار یک طیف همدوس با پهناي باند وسیع است که با عبور یک پالس کوتاه با توان نسبتاً بالا از فیبر بلور فوتونی بدلیل ظاهر شدن آثار غیرخطی در آن تولید خواهد شد .[3] تولید طیف ابرپیوستار بر مبناي فیبر بلور فوتونی نیازمند مدیریت دقیق پاشندگی و کنترل پارامترهاي غیرخطی است. براي تولید بهتر طیف ابرپیوستار، محققین ساختارهاي متنوعی از فیبرهاي بلور فوتونی را پیشنهاد دادهاند. براي نمونه میتوان به بهکارگیري چالکاجوناید با ضریب غیرخطی بزرگتر از سیلیکا در ساخت فیبر نوري [4]، شیبدار کردن فیبر [5]، تغییر نانومتري در اندازه حفرههاي هوا [2]، جابجایی مکان حلقههاي تشکیل شده از حفرههاي هوا در فیبر، و تغییر شکل حفرههاي هوا [6] اشاره نمود.
نشان داده شده است که با استفاده از روشهاي ذکر شده پارامترهاي غیرخطی نیز کنترل میشوند. تولید طیف ابرپیوستار در حوزههاي مخابرات نوري طیف گسترده مبتنی بر روشهاي جهش فرکانسی و دستیابی چندگانه با تخصیص کد [7]، اندازهگیري دقیق فرکانسهاي نوري با دقت بسیار زیاد [8]، تصویر برداري سه بعدي غیر نافذ پزشکی براي سطوح حساس [9] کاربرد دارد. کاربرد جدید دیگري از طیف ابرپیوستار، تولید نور سفید بر مبناي این طیف است، که در سالهاي اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است. تولید نور سفید نیازمند حضور مولفههاي فرکانسی بهصورت پیوسته در محدودهي طول موجهاي 400 الی 700 نانومتر است.
[10] تلاش محققین در حال حاضر جهت تولید نور سفید، با کاهش توان لیزر مورد استفاده، کاهش طول فیبر و استفاده از مواد رایج مشابه سیلیکا در فیبر میباشد. به عنوان مثال، با استفاده از فیبر بلور فوتونی با حفرههاي دایرهاي شکل با چیدمان مثلثی در طول 18 سانتیمتر نور سفید با چگالی طیفی غیر یکنواخت تولید شدهاست .[11] جهت بهبود و هموارسازي چگالی طیفی، استفاده از دو منبع لیزر با طول موجهاي متفاوت براي حضور اثر غیرخطی مدولاسیون فاز متقابل پیشنهاد شده است .[12] روش آخر بهدلیل استفاده از دو منبع لیزر چندان متداول نیست. با توجه به اینکه مولفههاي طیفی ایجاد شده شدت یکسانی ندارند یا در طولهاي زیادي از فیبر بلور فوتونی آثار خود را نشان میدهند.
ازاینرو برآن شدیم تا با مهندسی هوشمندانه پاشندگی و کنترل پارامترهاي غیرخطی در فیبر بلور فوتونی، ساختاري ارائه دهیم تا با فیبري بهطول چند ده میلیمتر و با استفاده از توان نوري ورودي نسبتاً کم در محدوده طول موج نور سفید طیفی هموار حاصل شود. ساختار این مقاله بدینصورت سازماندهی شدهاست: در بخش دو، مدل ریاضی انتشار امواج درون فیبر ارائه و ضریبها آن معرفی میشوند. سپس، ساختار فیبر مهندسی شده براي تولید نور سفید و مشخصههاي آن در بخش سه ارائه شدهاست. بخش چهار به ارائه ي نتایج شبیهسازي عددي اختصاص یافتهاست. در بخش پنج، با ارئهي یک نتیجهگیري مقاله پایان مییابد.
