本文關(guān)鍵詞：摻鐿光纖光學(xué)頻率梳產(chǎn)生及高功率放大技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于鎖模激光器輸出超短脈沖序列的時(shí)頻域精密控制所發(fā)展的光學(xué)頻率梳,是開展高精度光學(xué)頻率計(jì)量、高分辨率激光光譜、高精密激光測(cè)距、低噪聲微波信號(hào)產(chǎn)生等領(lǐng)域研究的重要工具。尤其是將摻鐿光纖光梳與大模場(chǎng)面積雙包層光纖放大技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)高功率光梳,它不僅能驅(qū)動(dòng)目前的可見光或近紅外光梳技術(shù)向極紫外或中紅外波段拓展,更將帶動(dòng)下一代原子核光鐘、紫外精密光譜學(xué)、阿秒超快科學(xué)等重要學(xué)科前沿和尖端技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。本論文圍繞摻鐿光纖光梳產(chǎn)生與高功率放大這一主題展開研究,并以“光纖激光超短脈沖產(chǎn)生一脈沖載波包絡(luò)相位探測(cè)與噪聲抑制—光梳頻率控制與鎖定—超短脈沖高功率放大”作為研究主線,依次進(jìn)行了被動(dòng)鎖模摻鐿光纖激光器色散管理、基于光子晶體光纖的超連續(xù)譜產(chǎn)生、自參考f-2f拍頻探測(cè)、載波包絡(luò)相位噪聲抑制、鎖相環(huán)電路反饋穩(wěn)頻、啁啾脈沖放大以及超短脈沖自相似放大等方面的研究。論文實(shí)現(xiàn)了自參考摻鐿光纖光梳的相位噪聲抑制,并基于自行研發(fā)的數(shù)字鎖相環(huán)電路獲得了連續(xù)鎖定時(shí)間超過1小時(shí)、鎖定頻率精度為85 mHz的穩(wěn)頻載波包絡(luò)偏移頻率信號(hào)輸出。同時(shí),采用預(yù)啁啾管理的自相似放大技術(shù)獲得了平均功率為80 W,脈沖寬度為38 fs的高功率超短脈沖。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)概括如下：1.研制成超短脈沖鎖模摻鐿光纖激光振蕩器,為發(fā)展摻鐿光纖光梳及開展超短脈沖放大提供可靠的種子源。采用單模摻鐿光纖作為增益介質(zhì),基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模技術(shù)搭建了一套重復(fù)頻率為60 MHz、中心波長為1030nm的光纖振蕩級(jí)系統(tǒng)。通過色散管理技術(shù),選擇將鎖模激光器運(yùn)行于展寬脈沖鎖模區(qū)間,獲得了最短脈沖寬度為56 fs,光譜寬度為38nm的近紅外超短脈沖。2.實(shí)現(xiàn)了對(duì)載波包絡(luò)偏移頻率f0信號(hào)的實(shí)時(shí)探測(cè)以及對(duì)載波包絡(luò)相位噪聲的有效抑制。優(yōu)化選擇合適的泵浦條件及光子晶體光纖參數(shù),獲得了光譜覆蓋范圍600～1300 nm超過一個(gè)倍頻程的寬帶超連續(xù)譜�；谧詤⒖糵-2f拍頻技術(shù),選取610nm與1220nm光譜成分相拍,探測(cè)到信噪比為30 dB與f0相關(guān)的拍頻信號(hào)。發(fā)展了相應(yīng)的載波包絡(luò)相位噪聲抑制方案,改善f0頻率漂移和抖動(dòng)。通過降低泵浦功率幅度抖動(dòng)減小f0頻率快漂,將自由運(yùn)行線寬由初始的450kHz減小至170kHz；通過抑制外界環(huán)境抖動(dòng),將f0頻率慢漂由每小時(shí)28 MHz減小到小于3 MHz。3.開展超短脈沖時(shí)一頻域精密控制研究,完成對(duì)光纖光梳重復(fù)頻率fr與載波包絡(luò)偏移頻率而兩個(gè)自由度的頻率鎖定,研制出穩(wěn)頻輸出的自參考摻鐿光纖光梳系統(tǒng)�；陔娐锋i相環(huán)技術(shù),通過反饋調(diào)制壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)電壓控制腔長變化,實(shí)現(xiàn)了中心頻率約為60 MHz,頻率精度為1.44 mHz的重復(fù)頻率fr鎖定。采用以AD9901芯片為核心的數(shù)字鎖相環(huán)電路,通過反饋控制泵浦源電流,實(shí)現(xiàn)了載波包絡(luò)偏移頻率f0信號(hào)穩(wěn)頻。在優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)路濾波器的條件下,獲得了中心頻率為20 MHz,鎖定頻率精度為85 mHz,線寬為295 Hz的穩(wěn)頻f0信號(hào)輸出。4.研制出高重復(fù)頻率、高功率超短脈沖光纖放大系統(tǒng)。采用啁啾脈沖放大技術(shù)與大模場(chǎng)面積雙包層光纖放大技術(shù)相結(jié)合的方式,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)全光纖類型的脈沖展寬器,抑制高階色散導(dǎo)致的脈沖畸變,獲得了最大功率平均值為239 W,可長期穩(wěn)定運(yùn)行的基模高功率脈沖輸出,壓縮后的超短脈沖最高輸出功率為157 W,脈沖寬度為646 fs。發(fā)展自相似放大技術(shù),克服了超短脈沖放大過程中的非線性效應(yīng)與有限增益帶寬制約性難題,通過預(yù)啁啾管理方案加速增益光纖內(nèi)超短脈沖演變,實(shí)現(xiàn)了壓縮后平均功率為80 W,脈沖寬度為38 fs的超短脈沖輸出。5.探索產(chǎn)生紫外波段超短脈沖方法�；趯�(duì)自相似放大器輸出脈沖的非線性頻率轉(zhuǎn)換過程,獲得了中心波長從253.9nm至268.0nm寬帶可調(diào)諧的深紫外激光,并在259nm中心波長處實(shí)現(xiàn)了最高平均功率為1.33 W的紫外脈沖輸出。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 光學(xué)頻率梳 非線性偏振旋轉(zhuǎn) 鎖相環(huán) 載波包絡(luò)相位穩(wěn)定 自相似放大 非線性頻率轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 論文摘要6-8
• Abstract8-17
• 第一章 前言17-29
• 1.1 研究背景介紹17-25
• 1.1.1 光學(xué)頻率梳技術(shù)及發(fā)展歷程18-20
• 1.1.2 高功率光纖光梳的研究進(jìn)展20-22
• 1.1.3 光學(xué)頻率梳的應(yīng)用22-25
• 1.2 選題的意義、論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)25-29
• 1.2.1 選題的意義25-26
• 1.2.2 論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)26-27
• 1.2.3 創(chuàng)新點(diǎn)27-29
• 第二章 鎖模摻鐿光纖激光器研究29-45
• 2.1 摻鐿光纖激光器介紹29-34
• 2.1.1 光纖的基本介紹29-33
• 2.1.2 摻鐿光纖器的輸出光譜特征33-34
• 2.2 光纖激光器鎖模技術(shù)介紹34-39
• 2.2.1 可飽和吸收體鎖模技術(shù)35-36
• 2.2.2 非線性光纖環(huán)形鏡鎖模技術(shù)36-38
• 2.2.3 非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模技術(shù)38-39
• 2.3 非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模摻鐿光纖激光器實(shí)驗(yàn)研究39-44
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置圖介紹40-41
• 2.3.2 色散管理與鎖模區(qū)間研究41-42
• 2.3.3 超短脈沖鎖模摻鐿光纖激光器的輸出特性研究42-44
• 2.4 小結(jié)44-45
• 第三章 載波包絡(luò)相位探測(cè)與噪聲抑制45-64
• 3.1 自參考f-2f技術(shù)探測(cè)載波包絡(luò)相位研究45-54
• 3.1.1 載波包絡(luò)相位探測(cè)技術(shù)介紹47-48
• 3.1.2 光子晶體光纖超連續(xù)譜展寬的實(shí)驗(yàn)研究48-52
• 3.1.3 摻鐿光纖激光器載波包絡(luò)偏移頻率探測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究52-54
• 3.2 載波包絡(luò)相位噪聲抑制技術(shù)研究54-58
• 3.2.1 載波包絡(luò)相位噪聲來源55-56
• 3.2.2 載波包絡(luò)相位噪聲的抑制56-58
• 3.3 亞諧波鎖模狀態(tài)載波包絡(luò)相位研究58-63
• 3.3.1 亞諧波鎖模脈沖形成機(jī)理59-61
• 3.3.2 亞諧波鎖模載波包絡(luò)相位特征分析61-63
• 3.4 小結(jié)63-64
• 第四章 光纖光梳頻率鎖定技術(shù)研究64-76
• 4.1 鎖相環(huán)技術(shù)的基本原理64-67
• 4.2 重復(fù)頻率鎖定實(shí)驗(yàn)研究67-69
• 4.3 載波包絡(luò)相位鎖定的實(shí)驗(yàn)研究69-75
• 4.3.1 AD9901數(shù)字鑒相器介紹70-71
• 4.3.2 鎖頻電路設(shè)計(jì)方案71-73
• 4.3.3 頻率鎖定結(jié)果與討論73-75
• 4.4 小結(jié)75-76
• 第五章 高功率超短脈沖光纖放大技術(shù)研究76-109
• 5.1 高功率摻鐿激光技術(shù)76-79
• 5.1.1 碟片激光器76-77
• 5.1.2 板條激光器77-78
• 5.1.3 光纖激光器78-79
• 5.2 高功率超短脈沖光纖放大制約因素分析79-84
• 5.2.1 非線性效應(yīng)80-82
• 5.2.2 端面損傷82-83
• 5.2.3 模式不穩(wěn)定83-84
• 5.3 高功率超短脈沖光纖放大的關(guān)鍵技術(shù)84-89
• 5.3.1 包層泵浦技術(shù)85
• 5.3.2 大模場(chǎng)面積光纖模式控制技術(shù)85-86
• 5.3.3 雙包層光子晶體光纖端面處理技術(shù)86-87
• 5.3.4 啁啾脈沖放大技術(shù)87-88
• 5.3.5 分離脈沖放大技術(shù)88-89
• 5.4 光纖啁啾脈沖放大實(shí)驗(yàn)研究89-95
• 5.4.1 全光纖脈沖展寬器設(shè)計(jì)90-92
• 5.4.2 高功率脈沖放大實(shí)驗(yàn)研究92-93
• 5.4.3 超短脈沖壓縮實(shí)驗(yàn)研究93-95
• 5.5 自相似超短脈沖放大技術(shù)研究95-103
• 5.5.1 自相似放大的基本原理96-98
• 5.5.2 預(yù)啁啾管理對(duì)輸出脈沖的影響98-100
• 5.5.3 超短脈沖自相似放大的輸出特性100-103
• 5.6 寬帶可調(diào)諧紫外脈沖產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)研究103-108
• 5.6.1 實(shí)驗(yàn)裝置圖介紹104
• 5.6.2 二次諧波產(chǎn)生綠光實(shí)驗(yàn)研究104-106
• 5.6.3 四倍頻產(chǎn)生寬帶可調(diào)諧深紫外激光實(shí)驗(yàn)研究106-108
• 5.7 小結(jié)108-109
• 第六章 總結(jié)與展望109-111
• 6.1 論文工作總結(jié)109-110
• 6.2 未來工作展望110-111
• 參考文獻(xiàn)111-125
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文125-127
• 致謝12

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 K Kato;戎瑞;;砷酸二氫銣頻率變換器[J];激光與紅外;1975年10期

2 楊萬峰;;一種新型的線性電阻/頻率變換器[J];自動(dòng)化儀表;1986年11期

3 鄭燕貽;;快速電壓頻率變換器誤差的減少方法[J];無線電工程譯文;1973年01期

4 沈安石;;一種實(shí)用的電壓頻率變換器[J];電子技術(shù);1993年11期

5 趙清泉,陳慶林;相乘器在頻率變換技術(shù)中的應(yīng)用[J];鄂州大學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

6 張首君,鄧周虎,張濤;一種捷頻道輸入的頻率變換器的改制[J];中國有線電視;2004年23期

7 王學(xué)義,黃曉斌;解調(diào)—調(diào)制型頻率變換器的幾種特殊電路[J];電視技術(shù);1997年06期

8 Derek Redmayne ,彭京湘;用A/D變換器實(shí)現(xiàn)頻率變換[J];電子產(chǎn)品世界;2001年17期

9 孫陶亨;分子在VUV/XUV波段的頻率變換[J];量子電子學(xué)報(bào);1998年06期

10 鄭勇剛;TRU050在頻率變換中的應(yīng)用[J];電子產(chǎn)品世界;1999年05期

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 貴州 周建 編譯;增加電壓/頻率變換器的功能[N];電子報(bào);2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 趙健;摻鐿光纖光學(xué)頻率梳產(chǎn)生及高功率放大技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2015年

2 趙文宇;高精度頻率綜合與傳遞關(guān)鍵技術(shù)[D];中國科學(xué)院研究生院（國家授時(shí)中心）;2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李曉;微波光子頻率變換技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

2 劉麗娜;基于DSP的AD頻率變換的研究與實(shí)現(xiàn)[D];大連海事大學(xué);2006年

3 張紅芹;高線性光載無線系統(tǒng)及其頻率變換技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：摻鐿光纖光學(xué)頻率梳產(chǎn)生及高功率放大技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：336069