通过有效折射率模型分析了光子晶体光纤的无限截止单模特性, 数值模拟表明只要光纤微结构包层中空气孔直径与孔间距之比足够小, 光子晶体光纤就可以在任意波长支持单模传输。具体计算了光子晶体光纤在大于200 nm的波长范围内支持单模传输的结构参数, 为实现光子晶体光纤单模传输紫外激光提供了理论依据。实验采用光纤激光器四次谐波260 nm飞秒激光和一段小空气孔直径的光子晶体光纤, 研究了紫外激光在光子晶体光纤中的传输特性。其中光子晶体光纤纤芯直径为4.54 μm, 耦合效率大于31%。

全固态带隙结构光子晶体光纤能够同时提供大模场面积和可控色散特性，为高功率下的非线性传输过程提供了一种新的介质，尤其在构成全光纤色散补偿和高功率孤子传输器件方面具有重要的应用价值。利用改进的广义非线性薛定谔方程数值模拟了全固态带隙结构光子晶体光纤中的非线性过程，分析了这种光纤中由于带隙特性和色散特性的共同作用，对飞秒激光非线性传输过程的影响，其中最明显的效应就是带隙特性对孤子自频移有很强的抑制作用。进一步详细讨论了入射脉冲峰值功率、带隙宽度以及带隙中心位置对非线性传输过程的影响。

研究了光子晶体光纤中调制不稳定性效应.从非线性薛定谔方程出发,计算和分析了光子晶体光纤中反常色散区以及正常色散区内的调制不稳定性现象,详细讨论了超短脉冲的脉宽、峰值功率、高阶色散和高阶非线性效应(如脉冲内喇曼散射、自陡峭效应)对调制不稳定性产生的影响.结果表明:二阶色散对调制不稳定性的影响要远大于三阶色散,同时也发现随着初始脉冲宽度的减小,调制不稳定性旁瓣增大但是强度有所降低.另外还发现高阶非线效应如自陡峭和喇曼效应会在不同程度上抑制调制不稳定性.

报道了高非线性的双折射微结构光纤(MFs)与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用下,在可见光波段通过相位匹配的四波混频效应获得了波长可调谐的反斯托克斯波的实验结果。由于该光纤的双折射性质,因此在不同偏振方向上具有不同的色散特性,所产生的反斯托克斯超短脉冲的中心波长受到输入脉冲的偏振态的影响。通过旋转输入端的半波片,在相互垂直的两种偏振态的飞秒激光脉冲的作用下,所产生的反斯托克斯波脉冲的中心波长分别为490 nm和510 nm,在微结构光纤的输出端能分别观察到明亮的蓝光和绿光的基模输出。实验研究了在不同功率飞秒脉冲激光的作用下,在不同长度的双折射微结构光纤中反斯托克斯波的产生情况,并对一系列现象进行了对比分析。

利用数值方法求解了广义非线性薛定谔方程,模拟了飞秒激光脉冲在具有不同色散特性的光子晶体光纤(PCF)中非线性传输和超连续光谱的产生过程,分析了在反常色散区和正常色散区飞秒激光脉冲的非线性展宽机制,详细讨论了脉冲内拉曼散射(ISRS)、自陡峭(SS)效应以及高阶色散对超连续光谱产生的影响。分析结果表明,无论在光子晶体光纤的反常色散区、正常色散区还是在光纤的零色散点,脉冲内拉曼散射效应对长波波段的光谱展宽都具有重要的作用。讨论了高阶色散尤其是三阶色散对超连续光谱中反斯托克斯波的显著影响,合理地选择色散曲线,能够得到更宽更平坦的超连续光谱,表明了光子晶体光纤的可控色散特性的重要应用价值。

报道了微结构光纤(MF)包层结构对超连续光谱产生影响的实验研究。在中心波长为820 nm,脉冲宽度为35 fs的激光脉冲作用下,在纤芯都为2 μm,空气比分别为60%和80%的微结构光纤中获得不同的光谱展宽。由于空气比的增大,使得微结构光纤的有效模面积变得更小,其中传播的光场更能被局域在光纤纤芯中,非线性效应更加强烈,因此在空气比更大的微结构光纤中获得了更宽的超连续光谱。实验中分别在两种光纤中获得了近700 nm(520～1200 nm)和近1000 nm(从350～1320 nm)的超连续光谱,大空气比的微结构光纤中获得的非线性光谱展宽增强了1.25倍。对实验结果作了对比分析,并给出了相应的物理解释。