本文關(guān)鍵詞：基于2微米脈沖泵浦軟玻璃光纖的中紅外超連續(xù)譜研究

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【摘要】：中紅外超連續(xù)譜(SC)因其在軍事國防、氣體檢測、光譜學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境檢測等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用前景而受到廣泛研究。近年來,高功率、超寬帶中紅外SC成為研究重點。本文主要基于2μm高能鎖模脈沖分別對ZBLAN和As2S3光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生進(jìn)行理論和實驗研究。主要內(nèi)容可以分為以下三個部分:(1)通過建立基于非線性薛定諤(GNLSE)方程的脈沖在非線性光纖中傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?采用分步傅里葉算法求解GNLSE,數(shù)值模擬了超短脈沖在單模ZBLAN光纖中正常色散區(qū)和反常色散區(qū)傳輸時的光譜演化過程,詳細(xì)分析了自相位調(diào)制(SPM)、受激拉曼散射(SRS)以及孤子分裂等非線性效應(yīng)對超連續(xù)譜產(chǎn)生的影響。定量分析了脈沖峰值功率、脈沖寬度和光纖長度對能量紅移和光譜平坦度的影響,從而優(yōu)化泵浦和光纖參數(shù),獲得平坦的寬帶超連續(xù)譜輸出。(2)分別描述非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)和單壁碳納米管(SWCNT)真實可飽和吸收體的被動鎖模原理,在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的采用兩者混合被動鎖模,搭建了輸出兩種不同脈寬的鎖模脈沖光纖激光器,脈沖寬度分別為2 ps和15.41 ps。脈寬為2 ps的激光器輸出脈沖中心波長為1979 nm,重頻15.37 MHz,閾值泵浦功率約為3.93 W,輸出平均功率為13.696 m W;脈寬為15.84 ps的激光器輸出脈沖中心波長為1969.9 nm,重頻9.07 MHz,閾值泵浦功率為3.76 W,輸出平均功率為8.56 m W。其次,以上述兩種鎖模脈沖光纖激光器為種子源,搭建主振蕩功率放大系統(tǒng)(MOPA),對脈沖進(jìn)行放大。由于峰值功率的增加,放大后脈寬為2 ps的脈沖光譜在MOPA系統(tǒng)中預(yù)展寬,譜寬超過250 nm,輸出功率達(dá)到613.3 m W,單脈沖能量放大了65倍;脈寬為15.84 ps的脈沖放大后,光譜譜寬也增加至175 nm,輸出平均功率為308.3 m W,單脈沖能量放大37.3倍。(3)在上述實驗的基礎(chǔ)上,采用經(jīng)過放大的不同脈沖分別泵浦ZBLAN光纖和As2S3光纖,實現(xiàn)高功率中紅外超連續(xù)譜輸出。放大2 ps鎖模脈沖泵浦ZBLAN光纖,產(chǎn)生了光譜覆蓋1950~2400 nm的中紅外超連續(xù)譜,輸出平均功率為149 m W;放大的脈寬為15.84 ps的鎖模脈沖泵浦ZBLAN光纖,實現(xiàn)了光譜覆蓋1940~2400nm以上的中紅外超連續(xù)譜,輸出平均功率為104.2 m W;采用單模As2S3光纖作為非線性光纖,當(dāng)采用放大的2 ps脈沖泵浦時,產(chǎn)生了光譜范圍為1950~2300 nm的中紅外超連續(xù)譜,輸出平均功率為182.8 m W;而當(dāng)采用放大的脈寬為15.84 ps脈沖泵浦時,由于峰值功率不夠高,光譜展寬范圍很小,只有大約50 nm,輸出平均功率為67.9 m W。
【關(guān)鍵詞】：超連續(xù)譜產(chǎn)生 優(yōu)化 高功率 MOPA 2μm鎖模激光
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 超連續(xù)譜10-11
• 1.2 超連續(xù)譜的應(yīng)用11-12
• 1.3 超連續(xù)譜的發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 基于氟化物和硫化物光纖的超連續(xù)譜理論研究18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 理論模型18-21
• 2.3 參數(shù)優(yōu)化21-34
• 2.3.1 參數(shù)設(shè)置21-23
• 2.3.2 參數(shù)優(yōu)化23-34
• 2.4 小結(jié)34-35
• 第三章 放大的2μm混合鎖模光纖激光器的實驗研究35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 基于NPR和SWCNT的混合被動鎖模光纖激光器35-43
• 3.2.1 混合被動鎖模的原理35-37
• 3.2.2 超短脈沖混合鎖模光纖激光器37-40
• 3.2.3 皮秒量級混合被動鎖模光纖激光器40-43
• 3.3 基于2微米混合鎖模光纖激光器的MOPA放大系統(tǒng)43-48
• 3.3.1 MOPA放大系統(tǒng)的原理43-45
• 3.3.2 實驗裝置圖45
• 3.3.3 結(jié)果分析45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 基于軟玻璃光纖的中紅外超連續(xù)譜產(chǎn)生50-59
• 4.1 引言50
• 4.2 ZBLAN光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生50-54
• 4.2.1 放大的超短脈沖泵浦ZBLAN光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜51-53
• 4.2.2 放大的皮秒脈沖泵浦ZBLAN光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜53-54
• 4.3 硫化物光纖中超連續(xù)譜的產(chǎn)生54-58
• 4.3.1 放大的超短脈沖泵浦As2S3光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜55-56
• 4.3.2 放大的皮秒脈沖泵浦硫化物光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-62
• 5.1 總結(jié)59-60
• 5.2 工作展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 碩士期間取得的成果69-70

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本文編號：704769