在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下,选择两组Ge-Se基的硫系玻璃组分进行对比实验研究。通过对比各组分的特性参数,优化出合适的玻璃组分,并进行光纤拉制。研究结果表明:随着碘的摩尔分数从5%增至40%,玻璃的红外透过性得到显著提高,近红外吸收的截止波长出现明显蓝移,光学带隙逐渐增大,折射率减小,色散零点波长蓝移,玻璃转变温度降低,热膨胀系数逐渐增大;通过截断法得到了2.5~11.5 μm光谱范围内的光纤损耗图谱,在5.9 μm处的最小光学损耗约为16.9 dB/m。

为了探究碘元素对贫S基(GeS1.5)100-xIx和(GeS2)100-xIx(x=5,10,20,30,40)两个系列玻璃性质的影响, 用快速真空和高温熔融淬冷技术制备了这两个系列的玻璃样品, 对比测试了两组样品的密度、近红外吸收光谱、红外透过光谱、折射率、光学带隙和热膨胀, 并在折射率数据的基础上计算了材料零色散波长.研究表明: 随着碘含量的增高, 近红外吸收截止波长发生明显的蓝移现象, 玻璃转变温度和软化温度明显下降, 玻璃的转变温度范围分别为222~330℃和236~332℃, 软化温度范围分别为267~375℃和282~364℃, 膨胀系数增大, 红外透过性明显提高, 光学带隙逐渐增大.通过扫描电子显微镜测定了玻璃组分的归一化质量比, 并对比了抽真空时有无液氮冷却情况下玻璃原料中碘的含量损失差异, 结果表明使用液氮冷却方法会增强玻璃中的杂质吸收峰.优化了玻璃制备工艺, 采用高温聚合物做保护层对(GeS1.5)60I40玻璃进行了拉丝实验, 测得其最低损耗为2.8 dB/m.

从玻璃组分与玻璃光学折射率分布及零色散波长位置的影响机理出发, 研究低色散卤化物对硫系玻璃的色散调控作用.制备了Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃, 利用差示扫描量热仪、红外椭偏仪、红外光谱仪等测试了该玻璃的物化性质, 分析了原料和玻璃提纯工艺、CsI含量对玻璃形成以及透过范围的影响, 并计算了该玻璃的材料色散.实验结果表明: 该玻璃的透过范围可覆盖可见光至中远红外波段(0.55~18 μm); 该玻璃的材料零色散点随着CsI含量的增加明显蓝移, 摩尔百分比为20%和40%的CsI含量可使该玻璃材料的零色散波长蓝移至3.5 μm和1.5 μm附近, 且该玻璃的热稳定性较好, 有利于低色散中红外光纤的制备和应用.结合玻璃提纯技术和高温聚合物保护拉丝光纤拉丝工艺, 获得了最低损耗为8.2 dB/m的单折射率硫卤玻璃光纤.

理论研究了介质色散对钛宝石超短激光脉冲在氟化钡(BaF₂)晶体中产生交叉偏振波(XPW)输出特性的影响。通过数值模拟发现,考虑介质色散效应时,介质的色散效应使晶体中的XPW转换效率降低,产生XPW的脉冲宽度大于入射脉冲宽度的1/ 3,饱和光强增大。结果表明,当短激光脉冲驱动时介质色散对XPW产生的影响不能忽略。

为了分析材料色散对法布里-珀罗干涉仪透射特性的影响,采用洛伦兹振子模型计算了法布里-珀罗干涉仪的透射谱,研究了色散强度、衰减系数和谐振频率对纵模间隔的影响.结果表明,高、低频段的纵模间隔随色散强度的增大而减小,随衰减系数的增大而增大;对于谐振频率附近的纵模,纵模间隔随着色散强度的增大先增大后减小;色散强度很小时,纵模间隔随衰减系数的增大而减小,随谐振频率的增大先增大后减小;当色散强度较大时,纵模间隔随衰减系数的增大先增大后减小,随谐振频率的增大而减小.这一结果对激光器的设计和研究有一定的帮助.

为了分析材料色散对缺陷模的影响，对色散材料采用洛伦兹振子模型，利用传输矩阵法计算了含缺陷1维光子晶体的透射谱，分析了各层的色散对该结构1维光子晶体缺陷模的影响。结果表明，无论是高、低折射率介质还是缺陷层的色散都可以引起缺陷模的频移或分裂；缺陷模的频移方向与考虑色散后光学厚度的变化有关,如果光学厚度增大，则发生红移，反之则发生蓝移；低折射率介质的色散使缺陷模频移的效果最显著。这一结果对光子晶体的设计和研究有一定的参考价值。

为了提高一种3bit可变光纤延迟线的延时精度，提出一种采用可调谐激光器作为系统光源的技术，利用光纤的材料色散特性即光纤的折射率随传输波长变化而改变的特点，来改变延时光纤中信号存储的时间，从而达到提高光纤延迟线延时精度的目的。仿真结果表明，采用该种技术的光纤延迟线系统，平均延时误差从4．1ps下降到了1．3ps，延时精度得到了显著提高。

根据波导标量解本征值方程及其递推关系,提出一种利用Gloge关系求解单模光纤中波导色散的理论方法,给出了色散的解析形式.通过分析归一化传输常数的近似解与精确解间的差别论证了这种解析法具有精确求解的计算精度.给出普通单模光纤(G.652)光纤色散的实验数据,并与计算的色散解析解曲线加以比较,二者达到极好的吻合.利用所得到的结果,分析了数值微分法和经验公式的计算精度.