本文關鍵詞：被動鎖模光纖激光器中非線性脈沖動力學的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超短脈沖光纖激光器已逐漸應用于激光通信、光纖傳感、精密加工、生物醫(yī)療、國防軍事等領域,同時也是非線性光學等理論研究的前沿課題,已成為國家戰(zhàn)略和高端工業(yè)產業(yè)的核心技術之一。近年來,利用非線性脈沖動力學對超短脈沖光纖激光器的運轉機制進行研究引起了學術上的廣泛關注。不同工作波段的摻鐿、摻鉺和摻銩光纖激光器中的非線性脈沖動力學過程各有其特點,通過實驗和理論模擬可以詳盡且系統(tǒng)地對被動鎖模光纖激光器中穩(wěn)態(tài)脈沖的整形機理進行研究。實驗和理論研究證實了超長諧振腔被動鎖模摻鐿光纖激光器中巨啁啾脈沖的產生,闡述了耗散機制與穩(wěn)態(tài)脈沖之間的關系;報道了色散管理摻鉺光纖激光器中的非線性脈沖動力學特性,明確了諧振腔中脈沖的整形機理;搭建了高重復頻率、高脈沖能量的半導體可飽和吸收鏡鎖模摻銩光纖激光器,進一步提出了搭建高性能摻銩光纖激光器的新方案。本論文主要研究工作包括:1.被動鎖模摻鐿光纖激光器中的耗散孤子從實驗和理論上詳細研究了全正色散摻鐿光纖激光器中耗散孤子的形成機理,并將耗散理論擴展到色散管理腔中,利用空芯光子晶體光纖在1μm處負群速度色散的特性,從理論上分析了色散管理摻鐿光纖激光器輸出耗散孤子參數與諧振腔凈色散值之間的關系。實驗中利用非線性偏振旋轉鎖模技術在2000 m長的摻鐿光纖激光器中得到了穩(wěn)定的巨啁啾脈沖,研究了受激喇曼散射對耗散孤子產生的影響;利用數值模擬討論了巨啁啾脈沖的相位信息與頻率啁啾的可補償特性,從理論上分析了超長腔被動鎖模光纖激光器中穩(wěn)態(tài)脈沖產生的機理和限制條件。在實驗上研究了被動鎖模摻鐿光纖激光器中輸出脈沖隨泵浦功率增加逐漸展寬的耗散孤子共振現象,利用擴展的非線性薛定諤方程,對耗散孤子共振現象進行了理論探究,對實驗現象做出了合理的分析與解釋。2.被動鎖模摻鉺光纖激光器中的非線性脈沖動力學從實驗和理論上研究了色散管理摻鉺光纖激光器中的非線性脈沖動力學特性。利用在1.5μm處正群速度色散特性的色散補償光纖,對摻鉺光纖激光器進行色散管理,報道了色散管理摻鉺光纖激光器中不同凈群速度色散值下脈沖的產生機理,將腔內各個元器件模塊化,利用合理的物理模型,描述了摻鉺光纖激光器中脈沖的演化特性。實驗中在同一臺色散管理摻鉺光纖激光器中通過調節(jié)參數分別得到兩種不同演化特性的耗散孤子,激光腔中的光譜濾波效應為耗散孤子在同一諧振腔中的轉換提供了必要條件。色散管理諧振腔中存在的多個非線性波讓我們對不同脈沖的動力學特性有了更好的理解,同時使我們能更深入地研究擴展的非線性薛定諤方程所描述的耗散系統(tǒng)。3.被動鎖模摻銩光纖激光器從實驗和理論上對被動鎖模摻銩光纖激光器中脈沖形成機理做了詳細地研究。搭建了一臺半導體可飽和吸收鏡鎖模的摻銩光纖激光器,重復頻率高達108MHz,可直接輸出712 fs超短脈沖,單脈沖能量為0.65 nJ。將耗散理論擴展到2μm被動鎖模摻銩光纖激光器中,利用數值模擬研究了色散管理摻銩光纖激光器中耗散孤子的形成。通過加入合適的光譜濾波器,在諧振腔不同輸出位置分別得到高斯型脈沖和拋物線型脈沖,這極大地豐富了摻銩鎖模光纖激光器中非線性脈沖動力學的研究內容,帶有線性啁啾的拋物線型脈沖形成機理給高性能摻銩光纖激光器的研制提供了可靠并極具吸引力的理論指導。
【關鍵詞】：光纖放大器與振蕩器 鎖模激光器 非線性動力學 超短脈沖
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-40
• 1.1 研究背景10-26
• 1.1.1 脈沖在光纖中的傳輸理論10-16
• 1.1.2 光纖中的色散和非線性效應16-20
• 1.1.3 有源光纖的增益特性20-23
• 1.1.4 有源光纖的數值模擬23-26
• 1.2 被動鎖模光纖激光器26-37
• 1.2.1 激光器的鎖模機理27-28
• 1.2.2 非線性脈沖動力學研究現狀28-37
• 1.3 論文主要研究工作與創(chuàng)新點37-40
• 第2章 摻鐿光纖激光器中的耗散孤子40-70
• 2.1 被動鎖模摻鐿光纖激光器41-51
• 2.1.1 被動鎖模摻鐿光纖激光器的理論研究41-46
• 2.1.2 耗散機制46-49
• 2.1.3 被動鎖模摻鐿光纖激光器的實驗研究49-51
• 2.2 色散管理摻鐿光纖激光器51-55
• 2.3 超長腔被動鎖模摻鐿光纖激光器55-62
• 2.3.1 超長腔摻鐿光纖激光器的實驗研究56-60
• 2.3.2 超長腔摻鐿光纖激光器的理論研究60-62
• 2.4 耗散孤子共振現象62-68
• 2.4.1 耗散孤子共振現象的實驗研究63-65
• 2.4.2 耗散孤子共振現象的理論研究65-68
• 2.5 本章小結68-70
• 第3章 摻鉺光纖激光器中的脈沖演化70-84
• 3.1 孤子鎖模摻鉺光纖激光器70-74
• 3.2 展寬脈沖摻鉺光纖激光器74-77
• 3.3 耗散孤子摻鉺光纖激光器77-82
• 3.4 本章小結82-84
• 第4章 被動鎖模摻銩光纖激光器84-102
• 4.1 孤子鎖模摻銩光纖激光器84-87
• 4.2 色散管理摻銩光纖激光器87-97
• 4.3 自相似孤子摻銩光纖激光器97-101
• 4.4 本章小結101-102
• 第5章 結論及展望102-104
• 5.1 論文工作總結102-103
• 5.2 后續(xù)研究工作展望103-104
• 參考文獻104-114
• 攻讀博士學位期間所發(fā)表的學術論文114-116
• 致謝116-117

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