超连续谱(Supercontinuum,SC)具有能量高、方向性好、频谱宽等优点,它作为一种重要的光源已应用于波分复用,光学相干断层扫描,超短脉冲生成,光学频率梳等方面。SC的产生可以利用光脉冲在非线性介质的正常或反常色散区泵浦实现。在反常色散区泵浦,产生的SC 比较宽,但是相干性较差。在正常色散区泵浦,产生的SC相干性会非常好,但是宽度通常较窄。光子晶体光纤(Photonic crystal fiber,PCF)的色散特性可灵活调节,将PCF进行拉锥是一种调节其色散的有效方法,因此PCF拉锥为高相干SC的产生提供了新途径。本文研究级联拉锥PCF中的SC非线性和相干性,主要研究内容和成果如下:1.研究光脉冲在PCF中传输的相关机理,设计了一段级联拉锥二氧化硅PCF。输入不同峰值功率和脉宽的光脉冲到PCF中,仿真比较了对应的SC演化过程和相干性。仿真结果展示了光脉冲宽度分别为60 fs、100 fs和140 fs以及峰值功率为5 kW,10 kW和15 kW时级联拉锥PCF中SC的非线性演化和相干性的差异,得到如下结论:在级联拉锥二氧化硅PCF中采用脉宽小于100 fs、峰值功率低于10 kW的泵浦光脉冲能够获得较好的SC相干性。2.利用设计的级联拉锥PCF,综合上述的比较结果,采用波长为800 nm、脉宽为80 fs、峰值功率为10 kW的光脉冲进行泵浦,系统分析了其频谱演化过程中的非线性现象,其中SC频谱展宽受第一段拉锥光纤的自相位调制和受激拉曼散射效应影响较大。3.设计了一段级联拉锥碲化物PCF,并分别研究了泵浦光脉冲宽度为50 fs、100 fs和150 fs以及峰值功率为5 kW、10 kW和15 kW时,在级联拉锥碲化物PCF中产生的SC非线性演化和相干性的差异,得到了随着泵浦光脉冲脉宽和功率增大,SC频谱展宽显著,但相干性劣化的结论。根据仿真结果,优化了泵浦光参数,采用波长为1500 nm、脉宽为80 fs、峰值功率为10 kW的光脉冲进行泵浦,系统分析了 SC频谱演化过程中的非线性现象和相干性,其中SC频谱展宽主要受第一段拉锥光纤中的受激拉曼散射效应影响,而两段拉锥光纤中的孤子分裂效应对SC相干性影响较大。本文对级联拉锥PCF中SC的非线性演化和相干性的研究工作,展示了光脉冲在级联拉锥二氧化硅和碲化物PCF中产生SC过程中的非线性效应,以及泵浦光脉冲参数对SC相干性的影响。相关成果不仅丰富了 SC光源产生及其优化技术,而且对进一步实现PCF后处理技术的应用具有积极的推动作用。