通过研究发现双包层结构能降低石英基光子晶体光纤损耗, 并制备一种高非线性双包层结构石英基光子晶体光纤来进行实验研究.使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的石英基光子晶体光纤在反常色散区泵浦, 研究不同的泵浦功率和泵浦波长对中红外超短脉冲孤子的影响, 并分析了石英基高非线性光子晶体光纤中红外超短脉冲孤子产生的物理机理.结合实验发现在泵浦功率为827 nm, 功率从0.1 W增加到0.42 W时, 中红外第一个孤子随功率增加从1933 nm移动到2403 nm, 可调范围达到470 nm, 为石英基光子晶体光纤产生宽带可调超短脉冲源创造了很好的条件.

光子晶体光纤作为光学非线性良好介质, 对超连续谱产生具有重要作用。 深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求, 然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响, 利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(<280 nm)超连续谱的报道较少。 通过理论和实验研究了高非线性光子晶体光纤在深紫外区的频率变换, 并分析其产生的物理机理。 使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的光子晶体光纤在反常色散区泵浦, 研究了不同泵浦功率和泵浦波长对深紫外区超连续谱的影响, 结果表明: 泵浦波长固定为860 nm时, 深紫外频率光谱展宽范围随泵浦功率的增加而逐渐展宽; 泵浦功率固定为0.4 W时, 泵浦波长的增加不仅展宽超连续谱范围而且极大的提高了深紫外区光谱的转换效率。 当泵浦波长为870 nm, 泵浦功率为0.4 W, 实验所用光子晶体光纤长度为1.45 m, 零色散波长为825 nm时, 光子与色散波的交叉相位调制使深紫外基模超连续谱扩展到最短波长212 nm。

对飞秒脉冲泵浦下, 不同锥长及锥腰直径的微结构光纤的超连续谱产生进行了实验研究。 采用“快速低温拉锥方法”, 在保持d/Λ不变的情况下, 对实验室自制的空气孔间距Λ=6.53 μm, 归一化孔径d/Λ=0.79的微结构光纤进行了拉锥, 分别得到6, 8, 10 mm等不同锥长微结构光纤。 理论计算表明, 随着锥长变长, 锥腰直径变小, 锥腰处零色散波长向短波移动: 未拉锥及6, 8和10 mm锥微结构光纤锥腰处零色散波长分别为1 129, 885, 806和637 nm。 利用中心波长为810 nm, 重复频率76 MHz, 脉宽120 fs的钛蓝宝石飞秒激光器对拉锥后微结构光纤进行了实验研究: 锥长为6 mm时, 泵浦光中心波长位于整根光纤的正常色散区, 锥腰的零色散点附近, 内脉冲拉曼散射和级联四波混频是光谱初始展宽的主要因素。 泵浦功率达到450 mW时, 在可见波段390～461 nm及红外波段1 134～1 512 nm形成-5 dB的平坦宽带连续光谱。 泵浦功率达到500 mW时, 出现366～2 450 nm覆盖紫外、 可见、 近红外、 中红外的超连续谱, 其光谱红蓝移边缘已经接近实验用微结构光纤的传输带宽。 锥长为8 mm、 泵浦功率为450 mW时, 在群速度匹配和群加速度失配的共同影响下, 连续谱蓝移边缘达到366 nm, 比6 mm锥时蓝移9 nm; 锥长为10 mm时, 由于锥腰处零色散点移动到可见光区域, 可见区光谱仍能满足相位匹配条件。 通过级联四波混频效应, 在可见区域实现了频率上转换及光谱蓝移。 泵浦光功率达到500 mW时, 在382～412 nm得到谱宽仅为30 nm, 转换效率达到27.7%的频率上转换。

将钛宝石激光器产生的飞秒激光脉冲泵浦实验室自制的高非线性双折射光子晶体光纤,脉冲的中心波长为820 nm,位于光子晶体光纤的接近于零色散的反常色散区.实验结果表明：随着泵浦功率的增加,一阶孤子的中心波长发生了红移,同时产生的色散波的中心波长则发生蓝移进入可见光区.当泵浦功率达到0.45 W时,色散波与残余泵浦的输出功率比为42.67,色散波的带宽达到81 nm,而处于近红外波段的红移孤子带宽可达231 nm.利用高非线性光子晶体光纤产生近红外波段宽带孤子和可见区高效色敬波的实验对飞秒激光频率转换和光谱展宽具有很好的借鉴意义.

设计了一种三角形微结构光纤，利用全矢量有限元法对其模式特性进行了研究，发现此类光纤具有C3v 对称性，共支持4 类模式，基模为简并模式。对归一化空气孔直径d/Λ=0.986 不变，空气孔直径d 从10 μm 增大至16 μm时和d=14 μm 不变，d/Λ分别为0.946，0.966，0.986 时，光纤基模的色散特性和基模相位失配特性进行了研究。发现抽运光不变时，光纤结构参数的改变对斯托克斯波位置影响较大，但是反斯托克斯波长位置基本保持不变。利用中心波长为850 nm 的飞秒激光抽运自制的双包层微结构光纤的外包层，进行了四波混频的实验研究，分别在1859 nm 和551 nm 处得到了斯托克斯和反斯托克斯信号，其中反斯托克斯波位置与理论计算结果仅相差3 nm，强度与剩余抽运波强度比值达到73。