高非线性光纤(HNLF)，用于生成近红外超连续谱

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与标准的SMF-28 Ultra光纤相比，Thorlabs的高非线性光纤具有平坦的色散(零色散斜率)。

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Thorlabs高非线性保偏光纤与标准的保偏光纤PM1550-XP)的比较。对于PM1550-XP，与材料色散相比，波导色散可以忽略不计，因此仅显示一条曲线。

特性

• 高非线性光纤，近零色散，用于生成超连续谱
• 单模和保偏光纤都提供反常色散和正常色散选项
• 非线性系数：
• 单模光纤(型号HN1550和HN1550P)：10.8 W^-1•km^-1
• 保偏光纤(型号PMHN1、PMHN5和PMHN3N)：10.7 W^-1•km^-1
• 非线性系数是标准SM或PM光纤的10倍
• 和标准SM或PM光纤熔接时损耗低

应用

• 飞秒脉冲的光谱展宽
• 超连续谱生成
• 脉冲压缩
• 近红外四波混频过程

Thorlabs的高非线性光纤(HNLF)设计用于需要较大非线性系数以及1550 nm(C & L波段)附近近零色散的应用。与此波长下的标准单模光纤(如SMF-28-J9)或保偏光纤(如PM1550-XP)相比，HNLF的非线性系数几乎是其10倍之大。Thorlabs提供单模(SM)或保偏(PM) HNLF，这些光纤非常适合飞秒脉冲的光谱展宽，以及脉冲压缩；更多信息请查看光谱展宽和脉冲压缩标签。

单模HNLF
我们提供正常色散的HN1550光纤和反常色散的HN1550P光纤。两种光纤都有近零色散斜率，与SMF-28的比较如右图所示。这些光纤的其中一种主要应用就是利用自相位调制实现1550 nm波段飞秒脉冲的非线性光谱展宽。这种光谱展宽过程可用于生成宽带光源(生成超连续谱)和压缩脉冲。此外，结合了较大非线性系数和近零色散特性的光纤还非常适用于四波混频。

HN1550光纤的正常色散较小(-1 ps/nm•km @ 1550 nm)。在光谱展宽应用中，光纤的正常色散会使脉冲产生线性啁啾，它与非线性效应产生的啁啾正负相同。因此，沿HN1550光纤传输的飞秒脉冲通常会随时间展宽，同时发生光谱展宽。相比之下，HN1550P光纤的反常色散较小(+1 ps/nm•km @ 1550 nm)，所以光纤色散产生的线性啁啾与非线性效应产生的啁啾正负相反，从而在光纤中实现孤子传输和脉冲自压缩。因此，与HN1550光纤相比，HN1550P光纤可以更有效地以较低的功率水平实现飞秒脉冲的光谱展宽。另一方面，HN1550光纤中展宽的光谱通常比HN1550P的平整度更好。

HN1550中的脉冲压缩可通过光谱展宽脉冲并使用带反常色散的色散元件来实现。这样的系统可以产生高质量的压缩脉冲。相比之下，HN1550P中的脉冲压缩可通过自压缩或组合自压缩与色散元件来实现。此外，HN1550P因具有反常色散还适用于参量放大过程。有关使用两种光纤通过数值模拟实例展现光谱展宽和脉冲压缩的信息，请查看光谱展宽和脉冲压缩标签。

保偏HNLF
PMHN1、PMHN5和PMHN3N光纤具有椭圆纤芯结构，从而可作为保偏光纤。这种光纤非常适用于具有线偏振输出的激光系统，并且在保持线偏振的同时具有对热或机械环境变化的稳定性。PMHN1和PMHN5光纤在1550 nm处具有近零反常色散(PMHN1为+1 ps/nm•km，PMHN5为+5 ps/nm•km)，PMHN3N光纤在1550 nm处具有近零正常色散(-3 ps/nm•km)。高非线性和近零色散使这些光纤非常适合飞秒掺铒光纤激光器的高效功率光谱展宽。此属性可用于生成超连续谱和压缩飞秒脉冲。从右侧色散图中可以看到不同的色散分布。PMHN1光纤色散分布更适合产生2 μm以上的更长波长。PMHN5光纤色散分布更适合通过色散波在光纤中的传播来产生更短的波长，并且可以延伸到接近1μm的波段。两种光纤的数值模拟示例，请查看光谱展宽标签和脉冲压缩标签。PMHN3N光纤具有正常色散曲线，适合光谱展宽，由于改进了光谱平坦度，其光谱调制最小。

大非线性系数和近零色散特性的组合使这些光纤非常适用于1530 nm至1620 nm波长范围内四波混频。

光纤熔接
这些HNLF的模场直径小(4 µm)，以加强非线性效应。因此，连接标准光纤与HNLF时，应该优化熔接方法或使用桥接光纤，以便最大程度地减少耦合损耗。Thorlabs可以提供一端或两端都熔接了标准光纤的高非线性光纤。如需有关这种光纤熔接服务的报价，请联系技术支持TechSupport-cn@thorlabs.com。

光谱展宽

高非线性光纤(HNLF)可用于飞秒脉冲的光谱展宽，下面提供的HN1550、HN1550P、PMHN1和PMHN5光纤示例可作为设计系统或实验的参考。请注意，所有的模拟假定输入脉冲为sech²形变换极限脉冲，并且所示的功率是在耦合到HNLF光纤之后的功率。此模拟结果无法保证，只能作为设计实验的指导；有关可保证的性能，请查看下方规格表。

图1和图2展现的是200 fs脉冲通过1 m长HN1550或HN1550P光纤的演化。对于HN1550光纤，我们模拟了100 MHz(800 pJ脉冲能量)下平均功率为80 mW的脉冲。对于HN1550P光纤，我们同样模拟了10 mW(100 pJ脉冲能量)的较低平均功率，由于HN1550P光纤中更高效的功率展宽，因此两者具有相同的光谱展宽。图1显示了脉冲通过HN1550或HN1550P光纤后的时域强度分布，图2显示了脉冲通过相同光纤后的脉冲光谱。HN1550光纤在时域和频域中都加宽了脉冲，产生了大于600 fs的长脉冲和1300 nm到1800 nm范围的光谱。对于HN1550P光纤，可明显观察到自压缩到小于20 fs的脉宽，输出光谱范围为1300 nm到1800 nm。PMHN3N光纤具有正常色散，其光谱展宽和脉冲压缩性能与图1和图2中所示的HN1550光纤相似。

图3显示了80 fs FWHM脉冲通过10 cm长PMHN1和PMHN5光纤的演化。我们模拟了100 MHz(800 pJ脉冲能量)下平均功率为100 mW的脉冲，两种光纤的光谱结果显示光谱展宽到带宽的一个倍频程以上。由于光纤的色散分布，PMHN1光纤中产生的超连续谱延伸到更长的波长，而PMHN5光纤中产生的超连续谱延伸到更短的波长。

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图3:  PMHN1和PMHN5光纤光谱展宽的数值模拟。输入脉冲在100 MHz重复率下具有80 fs FWHM脉宽和100 mW平均功率。图中绘制了脉冲通过10 cm长PMHN1光纤(红色曲线)和PMHN5光纤(绿色曲线)的模拟输出光谱。

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图1: 1 m长HN1550光纤和HN1550P光纤的模拟归一化输出光谱，种子输入为100 MHz的200 fs脉冲。

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图2: 1 m长HN1550光纤和HN1550P光纤的模拟归一化输出光谱，种子输入为100 MHz的200 fs脉冲。

脉冲压缩

高非线性光纤(HNLF)可用于脉冲压缩，下面提供的HN1550和HN1550P光纤示例可作为设计系统或实验的参考。请注意，所有的模拟假定输入脉冲为sech²形变换极限脉冲，并且所示的功率是在耦合到HNLF光纤之后的功率。此模拟结果无法保证，只能作为设计实验的指导；有关可保证的性能，请查看概述标签中的规格表。

下图给出了结合HN1550或HN1550P光纤，利用非线性展宽对脉冲进行时域压缩的方法。HN1550光纤中的脉冲压缩只能使用具有反常色散的色散组件进行外部压缩来实现。HN1550P光纤中的脉冲压缩可以通过自压缩(如上所示)或在具有反常色散的色散组件中结合自压缩和外部压缩来完成。虽然自压缩提供了一种简单的方法，但通过结合自压缩和外部压缩可实现更高质量的脉冲。如下图所示，将重复频率为100 MHz、平均功率为100 mW的100 fs脉冲输入较短的每种光纤中。然后使用一小段块体熔融石英为压缩脉冲提供外部反常色散。图1和图2分别显示了脉冲进入非线性光纤时的归一化光谱及时域强度分布。通过在高非线性光纤的输出端准直光束，并将脉冲发送到块体熔融石英(反常色散，非线性可忽略不计)，则脉冲被时域压缩。我们模拟了脉冲通过10 cm HN1550光纤，然后在20 mm块体熔融石英中进行压缩，以及脉冲通过7 cm HN1550P光纤，在10 mm块体熔融石英中压缩。图3和图4分别显示了输出脉冲归一化光谱和时域强度分布。

请注意，通过补偿高阶色散，可以获得更干净的时域分布。通过更高强度脉冲的额外光谱展宽可以实现更高的压缩因子。

图1 - 4: 脉冲通过高非线性光纤前的输入光谱(归一化)和时域强度分布。脉冲通过光纤并在块体熔融石英中压缩后的输出光谱(归一化)和时域强度分布。输入脉冲的脉宽为100 fs，重复频率为100 MHz，平均功率为100 mW。