【摘要】：被動(dòng)鎖模光纖激光器能夠輸出具有極窄脈寬、高峰值功率和寬光譜的脈沖而被廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)、激光加工、高速醫(yī)學(xué)成像和大功率激光系統(tǒng)等許多領(lǐng)域。單壁碳納米管(SWCNT)作為可飽和吸收體具有恢復(fù)時(shí)間快、飽和光強(qiáng)低以及工作光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn),基于SWCNT的被動(dòng)鎖模光纖激光器是激光技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,研究高性能的SWCNT被動(dòng)鎖模光纖激光器具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。本論文對(duì)基于SWCNT的雙向鎖模光纖激光器、耗散孤子光纖激光器以及鎖模光纖激光器中的矢量孤子特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究,其主要研究內(nèi)容如下:1.實(shí)驗(yàn)表征了SWCNT的可飽和吸收特性,構(gòu)建了基于SWCNT的雙向鎖模光纖激光器并獲得了穩(wěn)定的雙向鎖模脈沖輸出。雙向鎖模脈沖的中心波長分別為1566 nm和1566.7 nm、光譜寬度為3.7 nm和3.6 nm、脈寬為0.75 ps和0.77 ps。分析了腔內(nèi)光纖雙折射和腔體結(jié)構(gòu)對(duì)雙向鎖模脈沖特性的影響,并對(duì)雙向鎖模光纖激光器進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。2.構(gòu)建了基于SWCNT的腔內(nèi)凈色散為正值的被動(dòng)鎖模摻鉺光纖激光器,獲得了穩(wěn)定的耗散孤子脈沖輸出,輸出脈沖的中心波長為1561.7 nm,光譜寬度為7.4 nm,脈寬為39.2 ps。研究了耗散孤子脈沖特性隨泵浦功率以及腔內(nèi)光纖雙折射的變化,對(duì)輸出的耗散孤子脈沖進(jìn)行腔外壓縮,得到的最窄壓縮脈寬為0.76 ps,壓縮比為51.6。3.分別對(duì)基于SWCNT的傳統(tǒng)鎖模光纖激光器和耗散孤子光纖激光器中的矢量孤子特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,在不同的泵浦功率下,通過調(diào)節(jié)偏振控制器,改變腔內(nèi)光纖雙折射,獲得了偏振鎖定矢量孤子、偏振旋轉(zhuǎn)鎖定矢量孤子以及群速度鎖定矢量孤子。4.采用“脈沖跟蹤法”對(duì)基于SWCNT的耗散孤子光纖激光器進(jìn)行數(shù)值仿真研究,數(shù)值模擬了激光器中耗散孤子的形成和在腔內(nèi)的演化。通過改變腔內(nèi)光纖雙折射拍長和小信號(hào)增益系數(shù),數(shù)值仿真得到偏振旋轉(zhuǎn)鎖定矢量耗散孤子以及群速度鎖定矢量耗散孤子,并分析了腔內(nèi)光纖雙折射對(duì)矢量孤子特性的影響。
[Abstract]:Passive mode-locked fiber lasers are widely used in many fields, such as optical fiber communication systems, laser processing, high-speed medical imaging and high-power laser systems, because they can output pulses with very narrow pulse width, high peak power and wide spectrum. As a saturable absorber, single-walled carbon nanotube (SWCNT) has the advantages of fast recovery time, low saturation intensity and wide operating spectrum. Passive mode-locked fiber laser based on SWCNT is one of the hot research fields in laser technology. The study of high performance SWCNT passive mode-locked fiber laser has important academic significance and application value. In this paper, the characteristics of vector soliton in SWCNT based bidirectional mode-locked fiber laser, dissipative soliton fiber laser and mode-locked fiber laser are studied theoretically and experimentally. The main research contents are as follows: 1. The characteristic of saturable absorption of SWCNT is characterized experimentally. A bidirectional mode-locked fiber laser based on SWCNT is constructed and the stable output of bidirectional mode-locked pulse is obtained. The center wavelength of bidirectional mode-locked pulse is 1566 nm and 1566.7 nm, spectral width is 3.7 nm and 3.6 nm, pulse width is 0.75 ps and 0.77 ps., respectively. The effects of fiber birefringence and cavity structure on the characteristics of bidirectional mode-locking pulses are analyzed, and the numerical simulation of birefringence and cavity structure of bidirectional mode-locked fiber lasers is carried out. 2. A passive mode-locked erbium-doped fiber laser with positive net dispersion in cavity based on SWCNT is constructed. A stable output of dissipative soliton pulse is obtained. The center wavelength of the output pulse is 1561.7 nm, and the pulse width is 7.4 nm,. The pulse width is 39.2 ps.. The characteristics of dissipative soliton pulse with pump power and fiber birefringence in cavity are studied. The output dissipative soliton pulse is compressed out of cavity. The narrowest compression pulse width is 0.76 ps, and the compression ratio is 51.6.3. The characteristics of vector soliton in traditional mode-locked fiber laser and dissipative soliton fiber laser based on SWCNT are studied experimentally. Under different pump power, the birefringence of intracavity fiber is changed by adjusting the polarization controller. Polarization locked vector solitons, polarization rotation locked vector solitons and group velocity locked vector solitons are obtained. 4. 4. The numerical simulation of dissipative soliton fiber laser based on SWCNT is carried out by using "pulse tracking method". The formation and evolution of dissipative soliton in the cavity are numerically simulated. The polarization rotation locking vector dissipative solitons and group velocity locked vector dissipative solitons are obtained by changing the fiber birefringence beat length and the small signal gain coefficient in the cavity. The influence of fiber birefringence on the vector soliton characteristics is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN248

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本文編號(hào)：2312286