本文關(guān)鍵詞：新型主動(dòng)鎖模光纖激光器的研究與應(yīng)用

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【摘要】：高重復(fù)頻率、高質(zhì)量、低噪聲的寬譜主動(dòng)鎖模光纖激光器是DWDM系統(tǒng)、OTDM系統(tǒng)和超寬帶信號(hào)處理中極具開(kāi)發(fā)潛力的器件。但是主動(dòng)鎖模光纖激光器面臨脈沖能量低、穩(wěn)定性不夠優(yōu)異、光譜范圍受限以及難以實(shí)現(xiàn)小型化等問(wèn)題。本論文采用新型主動(dòng)鎖模結(jié)構(gòu)及脈沖整形原理來(lái)解決以上問(wèn)題,同時(shí)將主動(dòng)鎖模光纖激光器應(yīng)用在射頻穩(wěn)相傳輸及高重頻、寬譜光頻梳產(chǎn)生領(lǐng)域。論文首先研究了傳統(tǒng)高速主動(dòng)鎖模光纖激光器的脈沖特性及在啟動(dòng)過(guò)程和脈沖整形過(guò)程中的瞬態(tài)特性,結(jié)果表明反常色散腔的主動(dòng)鎖模光纖激光器為孤子脈沖整形,并且激光器受超模噪聲及腔長(zhǎng)漂移影響。超模噪聲是主動(dòng)鎖模最主要的噪聲,本文利用脈沖前饋機(jī)制產(chǎn)生脈沖能量限制作用,實(shí)現(xiàn)高速鎖模激光器超模噪聲抑制。在不改變激光器腔內(nèi)結(jié)構(gòu)的條件下,激光器超模噪聲抑制比大于80dB,脈沖抖動(dòng)接近22fs。并將色散腔自適應(yīng)調(diào)諧技術(shù)與脈沖前饋技術(shù)結(jié)合來(lái)獲取長(zhǎng)期穩(wěn)定性,從理論和實(shí)驗(yàn)上予以驗(yàn)證。此外,成功將該色散腔結(jié)構(gòu)應(yīng)用于長(zhǎng)距離穩(wěn)相傳輸。研究了脈沖前饋和雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制器相結(jié)合所形成的可飽和吸收效應(yīng),并應(yīng)用于基頻孤子鎖模。實(shí)驗(yàn)上獲得了高速調(diào)制下的基頻鎖模孤子脈沖。為了進(jìn)一步提升主動(dòng)鎖模脈沖能量,論文首次提出主動(dòng)鎖模內(nèi)的耗散孤子脈沖整形,利用特殊調(diào)制格式的全正色散腔產(chǎn)生高能量耗散孤子。數(shù)值分析耗散孤子在主動(dòng)鎖模腔內(nèi)的自啟動(dòng)及脈沖整形過(guò)程,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。激光器輸出脈沖能量1.6nJ,將傳統(tǒng)主動(dòng)鎖模脈沖能量提升幾十倍。此外,激光器具有良好的可調(diào)諧性,改變調(diào)制頻率可實(shí)現(xiàn)50nm的波長(zhǎng)調(diào)諧。在主動(dòng)鎖模耗散孤子的基礎(chǔ)上,首次提出“線性耗散孤子”概念,利用拉伸透鏡技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)光纖非線性效應(yīng),實(shí)現(xiàn)線性耗散孤子脈沖整形,打破傳統(tǒng)主動(dòng)鎖模高重頻對(duì)光譜寬度的限制。利用解析分析和數(shù)值模擬對(duì)線性耗散孤子特性及脈沖整形方式進(jìn)行了全面的分析。實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了脈寬825fs,譜寬11.6nm的10GHz脈沖序列。將注入鎖定與腔長(zhǎng)反饋控制相結(jié)合,同時(shí)穩(wěn)定線性耗散孤子激光器的脈沖重復(fù)頻率和光頻率,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高重頻、寬譜光頻梳產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)獲得接近100根光頻梳,覆蓋范圍大于7.6nm。該結(jié)構(gòu)不利用光纖非線性,為寬譜高速光頻梳的集成化提供了一種可能。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN248

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