【摘要】：方波脈沖在信號(hào)處理系統(tǒng)、光纖傳感、高功率激光器打孔等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用,利用被動(dòng)鎖模光纖激光器產(chǎn)生方波脈沖具有多種優(yōu)勢(shì)。本文首先從理論上研究了工作在耗散孤子共振區(qū)的鎖模摻鐿光纖激光器,通過(guò)數(shù)值模擬研究了平頂方波脈沖的形成過(guò)程。之后通過(guò)實(shí)驗(yàn),研究了基于兩種不同鎖模方式的摻鐿光纖激光器,并實(shí)現(xiàn)了平頂方波輸出。本文的具體工作和取得的研究成果如下:1.對(duì)工作在耗散孤子共振區(qū)的鎖模摻鐿光纖激光器進(jìn)行了理論分析,通過(guò)數(shù)值模擬研究了其輸出的平頂方波的演化過(guò)程,發(fā)現(xiàn)隨著泵浦功率的增加,方波脈沖的寬度呈線性增大,而峰值功率保持不變。2.搭建了基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)的鎖模摻鐿光纖激光器,并成功實(shí)現(xiàn)了平頂方波脈沖輸出。當(dāng)腔長(zhǎng)為1501.8 m且泵浦功率為543.2 mW時(shí),方波脈沖的最大寬度達(dá)到812.4 ns,單脈沖能量為42.34 nJ;研究了方波脈沖的寬度與腔長(zhǎng)的關(guān)系,當(dāng)將腔長(zhǎng)縮短至1001.8 m和501.8 m時(shí),得到的方波脈沖的最大寬度分別為431 ns和164 ns;對(duì)于1001.8 m的腔長(zhǎng),通過(guò)調(diào)整偏振控制器,在一個(gè)特定的耗散孤子共振區(qū)獲得了 1.25 μs的超寬方波脈沖輸出。3.搭建了基于非線性光纖環(huán)形鏡的鎖模摻鐿光纖激光器,通過(guò)500 m長(zhǎng)的單模光纖增大腔長(zhǎng),獲得了脈沖寬度為218.4 ns的平頂方波輸出,脈沖寬度和單脈沖能量隨泵浦功率呈線性變化,表明該激光器工作在耗散孤子共振區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN248
【圖文】：

中科院西安光機(jī)所的劉雪明等首次報(bào)導(dǎo)了工作在超大凈負(fù)色散的摻Ｅｒ光纖激光器［１２］。該激光器能夠?qū)崿F(xiàn)納秒級(jí)脈寬及數(shù)十納焦能量的方波脈逡逑輸出，實(shí)現(xiàn)了方波脈沖寬度和能量的可控輸出。逡逑同年，該課題組在摻Ｅｒ光纖激光器的反常色散區(qū)觀察到了邋ＤＳＲ現(xiàn)象［１６］，實(shí)了邋ＤＳＲ的形成對(duì)腔中的色散并不敏感。該實(shí)驗(yàn)采用雙泵浦方案，在前向泵浦逡逑率１３２邋ｍＷ、后向泵浦功率１２４邋ｍＷ的輸入條件下，觀測(cè)到方波開(kāi)始形成，激逡逑輸出的最大平均功率為１８．９ｍＷ，最大能量約為３２ｎＪ，輸出波長(zhǎng)在１５３０￣１５７０ｍ范圍。逡逑２０１３年，Ｌｉｕ邋Ｌ邋ｅｔ邋ａｌ．通過(guò)對(duì)ＤＳＲ的分析，使用ＮＰＲ鎖模技術(shù)，選取摻Ｙｂ３逡逑

中科院西安光機(jī)所的劉雪明等首次報(bào)導(dǎo)了工作在超大凈負(fù)色散的摻Ｅｒ光纖激光器［１２］。該激光器能夠?qū)崿F(xiàn)納秒級(jí)脈寬及數(shù)十納焦能量的方波脈逡逑輸出，實(shí)現(xiàn)了方波脈沖寬度和能量的可控輸出。逡逑同年，該課題組在摻Ｅｒ光纖激光器的反常色散區(qū)觀察到了邋ＤＳＲ現(xiàn)象［１６］，實(shí)了邋ＤＳＲ的形成對(duì)腔中的色散并不敏感。該實(shí)驗(yàn)采用雙泵浦方案，在前向泵浦逡逑率１３２邋ｍＷ、后向泵浦功率１２４邋ｍＷ的輸入條件下，觀測(cè)到方波開(kāi)始形成，激逡逑輸出的最大平均功率為１８．９ｍＷ，最大能量約為３２ｎＪ，輸出波長(zhǎng)在１５３０￣１５７０ｍ范圍。逡逑２０１３年，Ｌｉｕ邋Ｌ邋ｅｔ邋ａｌ．通過(guò)對(duì)ＤＳＲ的分析，使用ＮＰＲ鎖模技術(shù)，選取摻Ｙｂ３逡逑

研宄人員發(fā)現(xiàn)了多組能夠滿足ＤＳＲ條件從而產(chǎn)生穩(wěn)定方波的組合。在不同的泵逡逑浦功率下輸出的方波如圖１－４所示。在輸入功率為３３４邋ｍＷ時(shí)，脈沖的輸出功率逡逑可達(dá)到６２．１邋ｍＷ，輸出能量為３４邋ｎＪ，重復(fù)頻率為１．８６邋ＭＨｚ，波長(zhǎng)為１ｐｍ。通過(guò)逡逑調(diào)節(jié)栗浦功率，脈寬可實(shí)現(xiàn)從ｐｓ到ｎｓ可調(diào)。該方波可當(dāng)作種子源，進(jìn)而獲得更逡逑高功率的脈沖輸出。逡逑

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