發(fā)布時間：2020-06-04 09:50

【摘要】：超短脈沖光纖激光器因具有可以產(chǎn)生ps/fs級脈沖寬度、峰值功率高、閾值低等特點(diǎn),在超快光開關(guān)、醫(yī)療、高速光通信、精密加工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,已成為激光技術(shù)領(lǐng)域的熱門研究課題之一。目前,基于可飽和吸收體的被動鎖模技術(shù)是實(shí)現(xiàn)ps/fs級脈沖輸出的主要方法。本文圍繞被動鎖模超短脈沖光纖激光器開展研究,探索壓縮光脈沖寬度的有效方法。通過對鎖模光纖激光器動力學(xué)方程進(jìn)行建模計算,理論分析了光脈沖在光纖中傳輸時色散對脈沖寬度的影響,以及各種非線性效應(yīng)對鎖模脈沖頻域的影響。分析了可飽和吸收體的非線性光學(xué)吸收特性對鎖模脈沖的影響,優(yōu)化可飽和吸收體的調(diào)制深度,壓縮光脈沖寬度。通過采用雙可飽和吸收體的復(fù)合式結(jié)構(gòu)來提高調(diào)制深度,設(shè)計了透/反復(fù)合雙可飽和吸收體被動鎖模光纖激光器和雙反射式可飽和吸收體被動鎖模光纖激光器,并進(jìn)行仿真。實(shí)驗(yàn)采用石墨烯和SESAM作為可飽和吸收體,利用了石墨烯較高的損傷閾值、超快的電子弛豫時間等特點(diǎn)和SESAM高的調(diào)制深度、較低的鎖模閾值,有助于鎖模脈沖的建立;探究了石墨烯可飽和吸收體薄膜的制備條件,以石墨烯和SESAM作為可飽和吸收體建立環(huán)形腔結(jié)構(gòu)石墨烯/SESAM復(fù)合式被動鎖模光纖激光器,最終在全正色散條件下得到了中心波長為1064.41nm、脈寬為117.34ps、重復(fù)頻率為19.5MHz、3dB光譜寬為1.2nm、脈沖能量為0.12nJ的超短脈沖輸出。
【圖文】：

圖 1.1 主動鎖模光纖激光器原理圖光纖激光器纖激光器只需在腔內(nèi)加入非線性吸收材料，利用這種有關(guān)的特性，表現(xiàn)出光強(qiáng)較大時低吸收，光強(qiáng)較小時高定，從而產(chǎn)生超短光脈沖。目前已經(jīng)出現(xiàn)了基于“真實(shí)料的鎖模光纖激光器，其中“真實(shí)”可飽和吸收體主要s）、 石墨烯、 碳納米管（SWCNTs）等；“人造”可飽和吸纖激光器和非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）效應(yīng)被動鎖模光纖大環(huán)形鏡的被動鎖模技術(shù)環(huán)形鏡（NALM）被動鎖模光纖激光器， 即‘8’字型結(jié)構(gòu)原理:光脈沖在光纖中傳播時，經(jīng)過 3dB 耦合器后分成播方向相反。光在光纖中傳播時受到非線性效應(yīng)的作相位調(diào)制(SPM)和交叉相位調(diào)制(XPM)。將能提供增益邊光纖長度不同，導(dǎo)致兩光脈沖在光纖中傳播時具有

浚嘭檔圖す餛饜鐮剩嗤⑶椅薹ㄊ迪秩鄓庀嘶狎峁埂Ｍ?1.1 主動鎖模光纖激光器原理圖1.2.2 被動鎖模光纖激光器被動鎖模光纖激光器只需在腔內(nèi)加入非線性吸收材料，利用這種材料對光脈沖的吸收與入射光強(qiáng)有關(guān)的特性，表現(xiàn)出光強(qiáng)較大時低吸收，光強(qiáng)較小時高吸收的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各縱模相位鎖定，從而產(chǎn)生超短光脈沖。目前已經(jīng)出現(xiàn)了基于“真實(shí)”和“人造”兩類可飽和吸收材料的鎖模光纖激光器，其中“真實(shí)”可飽和吸收體主要有半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（SESAMs）、 石墨烯、 碳納米管（SWCNTs）等；“人造”可飽和吸收體，例如“8”字腔被動鎖模光纖激光器和非線性偏振旋轉(zhuǎn)（NPR）效應(yīng)被動鎖模光纖激光器。1.采用非線性放大環(huán)形鏡的被動鎖模技術(shù)非線性放大環(huán)形鏡（NALM）被動鎖模光纖激光器， 即‘8’字型結(jié)構(gòu)，，結(jié)構(gòu)如圖 1.2所示。其基本工作原理:光脈沖在光纖中傳播時，經(jīng)過 3dB 耦合器后分成兩個振幅相等的光脈沖，但是傳播方向相反。光在光纖中傳播時受到非線性效應(yīng)的作用而產(chǎn)生非線性相移，主要是自相位調(diào)制(SPM)和交叉相位調(diào)制(XPM)。將能提供增益的摻雜光纖靠近耦合器，使其兩邊光纖長度不同，導(dǎo)致兩光脈沖在光纖中傳播時具有不同的非線性相移量，而且相位差不是一個常數(shù)。將 NALM 調(diào)節(jié)到使脈沖中心較強(qiáng)部分相移差是π的偶數(shù)倍
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 傅寬;徐中巍;李海清;彭景剛;戴能利;李進(jìn)延;;石墨烯被動鎖模全正色散摻鐿光纖激光器中的暗脈沖及其諧波[J];物理學(xué)報;2015年19期

2 楊作運(yùn);王大勇;王云新;戎路;楊登才;;基于激光相控陣原理的相位調(diào)制器半波電壓測量方法[J];紅外與激光工程;2015年03期

3 高靜;于峰;匡鴻深;葛廷武;王智勇;;納秒聲光調(diào)Q光纖激光器產(chǎn)生超連續(xù)譜[J];光學(xué)精密工程;2014年05期

4 黃詩盛;王勇剛;李會權(quán);林榮勇;閆培光;;氧化石墨烯被動鎖模摻鐿光纖激光器多脈沖現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究[J];物理學(xué)報;2014年08期

5 葛顏綺;羅嬌林;張書敏;唐定遠(yuǎn);沈德元;趙鷺明;;正色散光纖激光器中耗散孤子形成的瞬態(tài)過程（英文）[J];中國激光;2013年10期

6 趙建川;郭汝海;孫濤;;艦載激光武器的發(fā)展歷程及趨勢分析[J];中國光學(xué);2013年02期

7 馮德軍;黃文育;姜守振;季偉;賈東方;;基于少數(shù)層石墨烯可飽和吸收的鎖模光纖激光器[J];物理學(xué)報;2013年05期

8 田振;劉山亮;張丙元;鄭宏軍;孫彥星;閆循領(lǐng);;石墨烯鎖模摻鉺光纖脈沖激光器的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國激光;2011年03期

9 張鑫;胡明列;宋有健;柴路;王清月;;大模場面積光子晶體光纖耗散孤子鎖模激光器[J];物理學(xué)報;2010年03期

10 張馳;胡明列;宋有建;張鑫;柴路;王清月;;自由耦合輸出的大模場面積光子晶體光纖鎖模激光器[J];物理學(xué)報;2009年11期

本文編號：2696204