本文關(guān)鍵詞：耗散孤子光纖激光器的特性研究　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：單脈沖能量是被動鎖模光纖激光器的一項重要指標(biāo),為了能夠大幅度提高鎖模光脈沖的能量,人們提出了各種光纖激光器方案。近年來,工作在正色散區(qū)的耗散孤子鎖模光纖激光器引起了研究人員的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)孤子相比,耗散孤子具有完全不同的脈沖形成機(jī)制和物理特性,它可以突破傳統(tǒng)孤子所受到的能量限制,有效克服光波分裂,從而實現(xiàn)更高能量的鎖模脈沖輸出,因此,研究耗散孤子光纖激光器具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:首先,構(gòu)建了正色散腔非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)被動鎖模摻鉺光纖激光器,實驗獲得了穩(wěn)定的耗散孤子鎖模脈沖,其中心波長、光譜寬度、脈沖寬度和重復(fù)頻率分別為1570.1 nm、22 nm、4.48 ps和2.322 MHz,脈沖具有強(qiáng)烈的啁啾。此外,通過調(diào)節(jié)泵浦功率和偏振控制器,實驗觀察到了由調(diào)制不穩(wěn)定性導(dǎo)致的耗散孤子光譜邊帶,并利用調(diào)制不穩(wěn)定性邊帶特性與色散的關(guān)系,估算出了腔內(nèi)凈色散。通過優(yōu)化諧振腔結(jié)構(gòu),獲得了2到7階的諧波鎖模耗散孤子脈沖,分析了諧波鎖模脈沖形成的物理機(jī)制。此外,實驗還觀察到了束縛態(tài)耗散孤子。其次,采用“脈沖跟蹤”法對正色散腔NPR被動鎖模光纖激光器進(jìn)行數(shù)值仿真研究。數(shù)值模擬了激光器諧振腔內(nèi)光脈沖的形成和演化過程,分析了光脈沖在諧振腔內(nèi)的偏振演化特性,討論了激光器的工作參數(shù)對輸出脈沖特性的影響。另外,數(shù)值仿真了激光器輸出的耗散孤子在腔外負(fù)色散光纖中的脈沖壓縮過程,通過優(yōu)化光纖長度,將皮秒耗散孤子脈沖壓縮至370 fs。最后,數(shù)值模擬研究了基于石墨烯的正色散腔被動鎖模光纖激光器中耗散孤子的矢量特性。通過改變諧振腔內(nèi)光纖的雙折射拍長,仿真得到了不同偏振旋轉(zhuǎn)鎖定周期的偏振旋轉(zhuǎn)鎖定矢量耗散孤子,研究了其在腔內(nèi)的偏振態(tài)演化過程,并與已報道的實驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析。另外,通過改變諧振腔內(nèi)的雙折射拍長和小信號增益系數(shù),仿真還得到了偏振鎖定矢量耗散孤子。數(shù)值研究表明,偏振旋轉(zhuǎn)鎖定矢量耗散孤子和偏振鎖定矢量耗散孤子是諧振腔內(nèi)線性雙折射和非線性雙折射共同作用的結(jié)果。
[Abstract]:Monopulse energy is an important index of passive mode-locked fiber laser. In order to improve the energy of mode-locked fiber laser, a variety of optical fiber laser schemes have been proposed in recent years. Dissipative soliton mode-locked fiber lasers operating in the normal dispersion region have attracted wide attention. Compared with the traditional solitons, the dissipative solitons have completely different pulse formation mechanisms and physical characteristics. It can break through the energy limitation of the traditional soliton and overcome the splitting of optical wave effectively, so that the output of mode-locked pulse with higher energy can be achieved. The study of dissipative soliton fiber laser has important scientific significance and application value. The main contents and results of this paper are as follows: first. A passively mode-locked erbium-doped fiber laser with a positive dispersion cavity with nonlinear polarization rotation has been constructed. A steady dissipative soliton mode-locking pulse with center wavelength and spectral width has been obtained experimentally. The pulse width and repetition rate are 1570.1 nm ~ 22 nm ~ (-1) ~ 4.48 PS and 2.322 MHz, respectively, and the pulse has strong chirp. By adjusting the pump power and the polarization controller, the dissipative soliton spectral sideband caused by modulation instability is experimentally observed, and the relationship between the modulation instability sideband characteristic and the dispersion is used. The net dispersion in the cavity is estimated. By optimizing the structure of the resonator, the second to seventh order harmonic mode-locking dissipative soliton pulses are obtained, and the physical mechanism of the harmonic mode-locking pulses is analyzed. The bound state dissipative solitons are also observed. The pulse tracking method is used to simulate the passive mode-locked fiber laser with normal dispersion cavity (NPR), and the formation and evolution of the optical pulse in the resonator are numerically simulated. The polarization evolution characteristics of optical pulse in resonator are analyzed, and the influence of laser operating parameters on the characteristics of output pulse is discussed. The pulse compression process of the laser output dissipative soliton in the optical fiber with negative dispersion outside the cavity is simulated numerically. By optimizing the length of the fiber, the picosecond dissipative soliton pulse is compressed to 370 fs. finally. The vector characteristics of dissipative solitons in a positive dispersion cavity passively mode-locked fiber laser based on graphene are studied numerically by changing the birefringence beat length of the fiber in the resonator. The polarization rotation locking vector dissipative solitons with different polarization rotation locking periods are obtained by simulation. The polarization state evolution in the cavity is studied and compared with the reported experimental results. By changing the birefringence beat length and the small signal gain coefficient in the resonator, the polarization locking vector dissipative soliton is obtained. Polarization rotation locking vector dissipative solitons and polarization locked vector dissipative solitons are the results of the interaction of linear birefringence and nonlinear birefringence in resonator.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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