發(fā)布時(shí)間：2020-04-17 19:51

【摘要】：中遠(yuǎn)紅外光梳在光頻計(jì)量、精密激光光譜和相干檢測等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。目前人們已提出多種獲得中遠(yuǎn)紅外光梳的方案,其中差頻產(chǎn)生(DFG)方法由于可自動(dòng)消除來自于同一臺鎖模激光器的雙色脈沖差頻后的載波包絡(luò)偏移頻率,倍受人們重視。隨著光纖激光器的發(fā)展,鎖模光纖激光器由于結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,且易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),成為了用來產(chǎn)生DFG紅外光梳的首選。本論文研究基于鎖模光纖激光器的差頻產(chǎn)生(DFG)中遠(yuǎn)紅外光梳的關(guān)鍵理論和技術(shù),具體內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:第一,基于差頻產(chǎn)生基本理論,研究了脈沖在非線性介質(zhì)中相互作用行為,通過對DFG相位匹配和接受帶寬的理論分析,研究了基于典型非線性晶體的DFG相位匹配特性;從飛秒脈沖的光整流原理出發(fā),研究了 DFG所需的雙色脈沖的產(chǎn)生關(guān)鍵技術(shù),包括飛秒鎖模脈沖產(chǎn)生、飛秒脈沖光纖放大和高非線性光纖超連續(xù)譜產(chǎn)生;第二,提出了一種基于飛秒鎖模光纖激光器的DFG紅外光梳設(shè)計(jì)方案。經(jīng)啁啾脈沖放大鏈路和負(fù)色散高非線性光纖產(chǎn)生的超連續(xù)譜,獲取了滿足DFG紅外光梳要求的基頻雙色脈沖;通過在光纖鏈路加入低色散單模光纖和空間光路中加入可調(diào)光延遲線的方法,實(shí)現(xiàn)了雙色飛秒脈沖間的精確時(shí)間同步。在此基礎(chǔ)上,經(jīng)GaSe晶體差頻獲得了可在6-10 μm范圍內(nèi)調(diào)諧,且最大帶寬達(dá)1.3μm的紅外光梳。第三,研究了基頻雙色脈沖啁啾和脈寬以及偏振對DFG光梳帶寬的影響,提出了一種寬帶可調(diào)諧的全保偏DFG紅外光梳設(shè)計(jì)方法。通過采用全保偏光纖非線性脈沖放大方案,獲得了弱啁啾且脈沖極窄的雙色基頻脈沖,經(jīng)GaSe晶體差頻獲得了最大帶寬達(dá)2 μm的DFG紅外光梳,其帶寬接近晶體的理論接受帶寬,這是迄今為止獲得的帶寬最寬的光纖型DFG紅外光梳;通過改變光纖放大器的泵浦功率分別調(diào)節(jié)泵浦和信號脈沖的啁啾量和脈寬,實(shí)驗(yàn)研究了啁啾和脈寬對于差頻帶寬的影響行為。研究表明,抑制泵浦脈沖啁啾的大小是獲得寬帶DFG光梳的關(guān)鍵。不僅如此,僅改變相位匹配角及延遲線即可獲得寬帶可調(diào)諧DFG紅外光梳。以上研究結(jié)果對于設(shè)計(jì)研制緊湊、穩(wěn)定的寬帶DFG紅外光梳以滿足光頻計(jì)量、精密光譜分析、、大氣環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用需求具有重要參考價(jià)值。
【圖文】：

第一章緒論逡逑光學(xué)頻率梳概述逡逑學(xué)頻率梳（ｏｐｔｉｃａｌ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｃｏｍｂ，ＯＦＣ），簡稱光梳，本質(zhì)上是頻率的鎖模脈沖激光光源，其通常包含幾百萬根具有相同間隔的頻率梳齒線現(xiàn)光學(xué)頻率與微波頻率的直接連接，即將光學(xué)頻率溯源至微波頻率標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)高精度的光學(xué)頻率計(jì)量［１］。迄今，基于飛秒鎖模激光器、單頻連續(xù)激或相位調(diào)制以及微型諧振腔的克爾效應(yīng)均可產(chǎn)生光梳［２＿４］，，其中，基于激光的光學(xué)頻率梳研宄開展得最為系統(tǒng)深入，其影響和應(yīng)用也最為廣泛我們這里主要討論的是這一類光梳。逡逑（ａ）逡逑

（ＯＰＯ）邋［２９］獲得中遠(yuǎn)紅外光梳的途徑外，為滿足更廣泛的應(yīng)用需求，近年來人逡逑們又發(fā)展出了基于鎖模激光器、量子級聯(lián)激光器（ＱＣＬ）、克爾微腔的直接產(chǎn)生逡逑中遠(yuǎn)紅外光梳的方法［３Ｑ＿３３］。圖１．５所示為對應(yīng)的各種方法或技術(shù)，其中基于量子逡逑級聯(lián)激光器的中遠(yuǎn)紅外光梳的產(chǎn)生原理和克爾微腔類似。逡逑＊邋Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ邐ｂ邋ＤｉＰｅｆｅｎｃｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｇｅｎｅｒａｔｉｃｗ逡逑＝逡逑｜邋｜邐＾邋ｒｒ＿逡逑舍邐ｌｌｌｉ邋ｆｆｌｉＵ；；逡逑！邐－Ｔｕｓ．，邐ｉｆ邐Ｉ邋Ｉ邐ｐ邐Ｉ邋１逡逑Nｊｉ邐ａ＝ｔｎｉ逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邐ｆ邋ｒｅｑｕｅｎｃｙ邐Ｆｒｅｔ＾Ｊｅｎｃｙ邐Ｆｒｅｔｊｕｅｏｃｙ逡逑？邋Ｏｐｔｋａｉ邋ｐａｆａｍｒｔｎｃ邋ｏｓｃｉｌｉａｔｉｃｍ邐ｄ邋Ｋｅ－ｒ邋ｃｏｍｂ邋ｇｅｎｃｒａｌｔｏｏ逡逑１邐…押邐１邋Ｉ邐！邐．．．．．．�！澹椋欤戾义希薄蓿剑哄澹椋斟澹铃澹边姡椋椋欤欤椋义希疲颍澹瘢酰澹铮悖姡疲颍澹瘢酰澹睿悖姡妫颍澹瘢酰澹睿悖濉疲颍澹瘢酰澹睿悖义蠄D１．５邋（ａ）鎖模激光器；（ｂ）差頻產(chǎn)生；（ｃ）光參量振蕩；（ｄ）克爾微腔［３４］逡逑＿差頻產(chǎn)生技術(shù)逡逑差頻產(chǎn)生本質(zhì)上是一個(gè)三波混頻過程，其具體過程是當(dāng)能量較高的高頻光逡逑（泵浦光）和能量較低的低頻光（信號光）同時(shí)入射到非線性晶體時(shí)，在滿足相逡逑位匹配條件的情況下，會(huì)產(chǎn)生另一種低頻光（閑頻光）。逡逑由于差頻技術(shù)可自動(dòng)消除來自于同一臺鎖模激光器的雙色基頻脈沖差頻后逡逑的載波包絡(luò)偏移頻率［３５］，只需對激光器的重復(fù)頻率進(jìn)行鎖定即可獲得穩(wěn)定的中逡逑遠(yuǎn)紅外光梳
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN24

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本文編號：2631234