發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 10:28

【摘要】：超快脈沖激光技術(shù)有許多應(yīng)用,包括醫(yī)學(xué)成像、空間測(cè)距、眼科學(xué)、太赫茲光譜、激光武器、材料微加工、精密計(jì)量等等,同時(shí)超短脈沖激光技術(shù)也是一個(gè)科研利器,對(duì)于人類認(rèn)識(shí)自然界中的瞬態(tài)現(xiàn)象和過(guò)程等方面都發(fā)揮著巨大的作用。本文利用非線性偏振演化(Nonlinear Polarization Evolution,NPE)鎖模機(jī)制對(duì)摻鉺和鉺鐿共摻鎖模光纖激光器進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要完成的工作如下所示:1、從基本理論出發(fā),介紹了光纖中光波傳導(dǎo)的基本方程,進(jìn)而推導(dǎo)出非線性薛定諤方程;其次介紹了光纖的色散效應(yīng)和非線性效應(yīng),討論了對(duì)脈沖傳導(dǎo)的影響。然后,介紹了鎖模光纖激光器的鎖模原理及其基本結(jié)構(gòu),討論分析了鎖模光纖激光器基本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),并仔細(xì)闡述了NPE鎖模的基本結(jié)構(gòu)和鎖模原理。最后,對(duì)比分析了各類不同鎖模機(jī)制的光纖激光器。2、基于非線性偏振演化鎖模技術(shù),開(kāi)展了1.5μm摻鉺單模鎖模光纖激光實(shí)驗(yàn)研究。首先通過(guò)改變腔內(nèi)偏振態(tài),實(shí)現(xiàn)了重頻為51.02 MHz,光譜半高全寬為39 nm,脈寬為2.57 ps,峰值功率為241.2 W的1558 nm傳統(tǒng)孤子鎖模輸出;其次通過(guò)調(diào)整泵浦功率和腔內(nèi)波片角度,實(shí)驗(yàn)上獲得了穩(wěn)定的束縛態(tài)鎖模激光輸出,并對(duì)其輸出特性進(jìn)行分析;在此基礎(chǔ)上,利用不同色散補(bǔ)償光纖對(duì)腔內(nèi)光纖進(jìn)行色散管理,在實(shí)驗(yàn)上獲得了穩(wěn)定的色散管理型孤子輸出。3、基于非線性偏振演化鎖模技術(shù),開(kāi)展了高功率Er/Yb共摻雙包層鎖模光纖激光器的實(shí)驗(yàn)研究。搭建了雙包層光纖激光器,通過(guò)調(diào)整腔內(nèi)色散和偏振態(tài),獲得了中心波長(zhǎng)為1560 nm,基重頻為11.34 MHz,光譜半高全寬為15 nm,脈寬為125.7 fs的類噪聲鎖模輸出,在8 W泵浦功率下,高階諧波類噪聲脈沖重頻為115 GHz,激光器最高輸出功率為628 m W。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248
【圖文】：

由式(2.20) 可以發(fā)現(xiàn)，鎖模激光器輸出光場(chǎng)是周期函數(shù)，即在時(shí)域上激光器輸出的是周期時(shí)間脈沖序列，且單脈沖在激光器諧振腔內(nèi)行進(jìn)一個(gè)來(lái)回的時(shí)間正好為脈沖序列之間的時(shí)間間隔。一般而言，激光器輸出光強(qiáng)I(t)是與E2(t)成正比關(guān)系, 由式(2.20)可以算出鎖模激光器輸出峰值功率為(2M+1)2E2，而由式 (2.19)可知自由運(yùn)行的激光器輸出功率為(2M+1)E2，二者相比之下可以看出鎖模激光器比自由運(yùn)行激光器功率增大了 2M+1 倍。圖(2.1)是不同時(shí)間尺度下穩(wěn)定鎖模脈沖序列信號(hào)，從圖中可以清楚明了地看出，在光纖激光器內(nèi)縱模相位鎖定的情況下即相位差為一常數(shù)，激光器輸出穩(wěn)定的窄脈沖鎖模序列。

圖 2.2 鎖模光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖（引自文獻(xiàn)[48]）模光纖激光器的結(jié)構(gòu)如圖(2.2)所示[48]，一般是由摻雜稀土離子光纖作再加上以光纖光柵、光纖環(huán)形鏡或光纖端面等作為反射鏡構(gòu)成諧振腔件以及泵浦源構(gòu)成。信號(hào)的形成和放大是作為增益物質(zhì)的摻雜光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)，其物理特性取，光譜性質(zhì)是由摻雜離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)決定。摻雜光纖，顧名思義就是摻入雜質(zhì)，雜質(zhì)一般以稀土離子為主，稀土摻雜光纖的基質(zhì)材料主要比較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有 Er3+，Tm3+, Nd3+, Pr3+, Yb3+素的離子多以三價(jià)形態(tài)出現(xiàn)，例如，鉺離子 Er3+、釹離子 Nd3+等，都的電子保持不變而逸出兩個(gè) 4f 電子和一個(gè) 6s 電子。纖激光器以諧振腔結(jié)構(gòu)分類，主要分成線形諧振腔（駐波腔）和環(huán)形

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 徐佳;吳思達(dá);劉江;孫若愚;譚方舟;楊全紅;王璞;;被動(dòng)鎖模的傳統(tǒng)孤子、耗散孤子摻鉺光纖激光器[J];中國(guó)激光;2013年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 高偉清;NPR被動(dòng)鎖模摻鉺光纖激光器和免調(diào)試Nd：YAG固體激光器的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2722290