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光学频率梳(Optical Frequency Comb,OFC))由于其广泛的应用场景已经成为众多研究人员的研究目标。高功率锁模光脉冲输入高非线性光纤可以产生较宽的光频率梳,产生光谱宽度在很大程度上取决于光纤的色散特性和非线性效应。高功率输入光脉冲位于光纤近零色散波长(Zero Dispersion Wavelength,ZDW)的反常色散区域时可以形成孤子,通过高阶孤子的分裂极大地扩展了光频梳带宽,其相干性有一定的劣化。高功率输入光脉冲位于光纤正常色散区域时,通过自相位调制(Self-phase Modulation,SPM)和光波分裂(Optical Wave-breaking,OWB)效应,光脉冲的时域脉冲宽度和频域频谱均会展宽,并保持良好的相干性。本文主要针对正常色散平坦高非线性石英光纤的优化设计和1550nm波段可调谐高重复频率、宽带平坦光频率梳的产生展开了深入的研究,具体内容如下:(1)对光脉冲在正常色散区和反常色散区的脉冲演化和频谱展宽原理分别进行阐述。运用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程,对光脉冲在高非线性石英光纤的较大正常色散、近零正常色散和近零反常色散三个区域的超连续谱产生进行MATLAB仿真,通过比较三种情况下生成的超连续谱特性,确定近零正常色散区为主要研究范围。(2)对基于多包层光纤结构的近零正常色散平坦高非线性石英光纤进行了优化设计。基于耦合模理论和有限元法,使用COMSOL和MATLAB进行仿真,探究多包层光纤结构中的各个参数对光纤色散、非线性系数等参数的影响,并进行了理论分析和讨论。为宽带平坦光频率梳的产生提供具有理想色散和非线性参数的高非线性光纤。(3)对基于电光调制器和近零正常色散平坦高非线性石英光纤用于宽带平坦光频率梳产生进行了深入研究。分析了脉冲演化过程中光波分裂对光频率梳性能的影响。通过MATLAB仿真,探究了光脉冲传输过程中脉冲峰值功率、脉冲宽度、光纤传输长度、脉冲初始啁啾等参数对宽带平坦光频率梳特性的影响,并进行了理论分析和讨论。(4)对提升光频率梳的展宽带宽和平坦度性能的改进方案进行了研究,通过不同的光纤组合设计实现啁啾脉冲压缩,提高脉冲峰值功率,从而实现光频率梳频谱展宽带宽和平坦度的提升。