發(fā)布時間：2020-08-17 15:45

【摘要】：束縛態(tài)脈沖的研究不僅豐富了激光器的輸出狀態(tài),而且在光纖通信、激光器和高分辨等光學領(lǐng)域也具有潛在的應用價值。因此,束縛態(tài)脈沖為具有重要的意義研究課題。本文基于碳納米管鎖模器件,研究了不同色散區(qū)域內(nèi)光纖激光器的輸出狀態(tài),分別獲得了傳統(tǒng)孤子束縛態(tài)和展寬脈沖束縛態(tài),具體研究內(nèi)容如下:1.制備了單壁碳納米管聚合物薄膜。利用飛秒脈沖研究其光學特性,并運用簡化的二能級模型對碳納米管薄膜飽和吸收特性進行擬合,可得:飽和光強I sat約為30 m W/cm2;非飽和吸收系數(shù)a ns約為80%;調(diào)制深度d約為10.92%。數(shù)據(jù)證實碳納米管聚合物薄膜具有優(yōu)異的飽和吸收特性,可作為鎖模器件應用于光纖激光器中。2.在負色散區(qū)域,利用光纖布拉格光柵形成線性諧振腔,位于腔內(nèi)的碳納米管薄膜作為鎖模器件。實驗中,成功觀測到傳統(tǒng)孤子束縛態(tài)鎖模脈沖輸出,結(jié)果顯示子脈沖的時域?qū)挾群烷g隔分別為6.3 ps和23 ps。使用“脈沖跟蹤法”對激光器輸出進行數(shù)值模擬,很好的驗證了實驗結(jié)果的正確性。實驗結(jié)果和數(shù)值模擬共同表明傳統(tǒng)孤子束縛態(tài)十分穩(wěn)定,其形成是由于子脈沖間直接的相互作用。3.在近零色散區(qū)域,通過實驗與理論的方法研究了展寬脈沖環(huán)型光纖激光器的輸出狀態(tài),其鎖模方式是利用碳納米管飽和吸收體。通過改變泵浦功率和調(diào)節(jié)偏振控制器,分別在腔中實現(xiàn)展寬脈沖和其束縛態(tài)的穩(wěn)定輸出。比較數(shù)值模擬與實驗觀測,兩者結(jié)果很好的彼此驗證。通過分析,束縛態(tài)展寬脈沖的形成是子脈沖間直接相互作用結(jié)果。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248
【圖文】：

圖 1.1 鎖模激光器的典型結(jié)構(gòu)。(引自文獻[47])當腔內(nèi)未加入鎖模器件（Mode Locker）時，激光器處于自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)。這種情況下，增益介質(zhì)對自發(fā)輻射噪聲光子進行放大，從而在腔內(nèi)形成各個模式的穩(wěn)定振蕩。所以 2M+1 個縱模的相位jm之間無確定關(guān)系，即jm+1-jm≠常數(shù)，而且各個縱模的相位受到激光工作物質(zhì)和腔長的熱變形、泵浦能量的波動等不規(guī)則微擾的影響，其本身jm在時間軸上是不穩(wěn)定的，并非常數(shù)。因此，干涉項時域積分為零，各縱模之間無相干特性。輸出激光的光場為各個頻率光場的無規(guī)則疊加，所得平均光強表達式如下：21( ) ,2Mmm MI t E=-= (1.2.6)激光器自由運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，頻域范圍內(nèi)，激光頻譜是由等間隔（c/Lopt）分離的頻率譜線構(gòu)成，它們的振幅不一，相位于-p至p之間隨機起伏。時域范圍內(nèi)，其輸出為光場為直流光。以上為多模連續(xù)激光器的工作原理。

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“8”字腔鎖模光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖（NOLM型）

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本文編號：2795516