【摘要】：隨著人眼安全波段激光的迫切需求以及2微米激光獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域,2微米摻銩光纖激光器受到了越來(lái)越多的關(guān)注。近年來(lái),隨著相關(guān)器件和技術(shù)的逐漸成熟,2微米摻銩光纖激光器已經(jīng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而,2微米光纖激光器的發(fā)展仍然面臨著諸多挑戰(zhàn),還有巨大的發(fā)展空間:首先,對(duì)于連續(xù)波窄線寬特別是單頻2微米光纖激光器,其功率的提升受到受激布里淵散射效應(yīng)的限制。其次,在2微米鎖模光纖激光器領(lǐng)域,傳統(tǒng)可飽和吸收材料的固有特點(diǎn)限制了鎖模激光器的應(yīng)用范圍。而且,光學(xué)研究者們?nèi)匀辉谔剿餍碌逆i模技術(shù),用于應(yīng)對(duì)孤子鎖模激光器中孤子面積定理對(duì)脈沖能量的限制。最后,摻銩光纖的轉(zhuǎn)換效率以及熱牽引是限制高功率2微米光纖激光器發(fā)展的重要因素。為應(yīng)對(duì)上述諸多挑戰(zhàn)和迫切的應(yīng)用需求,我們從多個(gè)方面對(duì)2微米光纖激光器進(jìn)行了深入研究,并且取得了具有應(yīng)用價(jià)值的研究成果。主要的研究?jī)?nèi)容如下:1、傳統(tǒng)的DBR、DFB等單頻光纖激光器的工作特點(diǎn)限制了它們的輸出性能,例如較低的輸出功率、極大的跳�？赡苄浴榱藵M足更多的應(yīng)用需求,本課題設(shè)計(jì)了2微米單頻激光器摻銩光纖放大器,然后將其輸出光作為布里淵單頻光纖激光器的泵浦光,利用布里淵單頻光纖激光器的線寬壓縮效應(yīng)、相位噪聲平滑效應(yīng)以及較高的光光轉(zhuǎn)換效率,得到了輸出功率1瓦,信噪比62dB以及線寬8kHz的2微米波段單頻激光。2、SESAM、石墨烯、MoS_2以及黑磷等二維材料是目前被廣泛使用和研究的鎖模材料,但這些鎖模材料的特點(diǎn)限制了它們的應(yīng)用領(lǐng)域,因此,探索新型二維鎖模材料仍是目前的研究熱點(diǎn)。本課題介紹了一種新型的二維材料:摻鐵的石墨相氮化碳(Fe-g-CN),實(shí)驗(yàn)研究了這種材料在2微米波段的線性和非線性吸收特性,基于這種材料所制備的可飽和吸收鏡進(jìn)行摻銩光纖激光器鎖模,得到了2.2ps脈沖寬度的2微米激光,驗(yàn)證了這種材料可以作為2微米波段的調(diào)制器件。3、耗散孤子共振的提出為獲得高能激光脈沖提供了一條新的途徑,色散及可飽和吸收體在耗散孤子共振系統(tǒng)中起到了重要作用。本課題利用SESAM作為可飽和吸收體,同時(shí)將系統(tǒng)調(diào)整到色散凈值較大的正常色散區(qū),最終在2微米摻銩鎖模光纖激光器中實(shí)現(xiàn)了耗散孤子共振,利用這種結(jié)構(gòu)中最終獲得了脈沖寬度161ns,能量20.6nJ的激光脈沖。4、大模場(chǎng)、雙包層摻銩光纖是高功率光纖激光器、放大器的基本器件,不同的光纖制備工藝對(duì)其轉(zhuǎn)換效率和光子暗化效應(yīng)有不同程度的影響。光子暗化效應(yīng)主要由銩粒子團(tuán)簇引起,導(dǎo)致?lián)戒A光纖在運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)增加泵浦光和激光的損耗,從而降低了摻銩光纖激光器的轉(zhuǎn)換效率及可靠性。我們制備了液相法和氣相法制備的摻銩光纖,測(cè)試了它們?cè)谙嗤す馄髦械男阅鼙憩F(xiàn),通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),氣相法制備的光纖中光子暗化相比液相法較為緩慢,且光纖具有更好的穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN248
【圖文】：

圖 1- 1 光纖激光器的功率發(fā)展。Fig. 1- 1 Power scaling of fiber laser.摻銩光纖激光器應(yīng)用領(lǐng)域光纖激光器所展現(xiàn)出的獨(dú)特性質(zhì)使其發(fā)展?jié)摿?

射或反射的激光被眼鏡的眼房水、晶狀體、眼角常容易損傷且極其重要的視網(wǎng)膜，從而起到對(duì)人信、遠(yuǎn)程傳感、危險(xiǎn)區(qū)域外化學(xué)檢測(cè)以及定向能系連續(xù)激光器或者高能脈沖激光器作為工作光源，光的散射或者反射以及檢測(cè)目標(biāo)的反射都有可能，2 微米摻銩激光器在這些領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。，2 微米激光器具有廣泛的應(yīng)用：通信重要之處在于其安全性，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式使其的可靠性和隱秘性，在軍事應(yīng)用中具有重要應(yīng)用Comb 等人[18]通過(guò)測(cè)試 2 微米波段的大氣透過(guò)率性。2 微米波段中存在較多的大氣窗口，透過(guò)給出了實(shí)測(cè)及仿真的大氣透過(guò)率。

【參考文獻(xiàn)】

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1 Ke Yin;Bin Zhang;Lei Li;Tian Jiang;Xuanfeng Zhou;Jing Hou;;Soliton mode-locked fiber laser based on topological insulator Bi_2Te_3 nanosheets at 2 μm[J];Photonics Research;2015年03期

2 R.I.Woodward;R.C.T.Howe;G.Hu;F.Torrisi;M.Zhang;T.Hasan;E.J.R.Kelleher;;Few-layer MoS_2 saturable absorbers for short-pulse laser technology: current status and future perspectives [Invited][J];Photonics Research;2015年02期

本文編號(hào)：2735587