摻鐿(Yb)光纖連續(xù)激光器自鎖模脈沖抑制的研究.pdf

1、光纖激光器工作在連續(xù)方式下有時(shí)會(huì)發(fā)生一種自動(dòng)產(chǎn)生周期性脈沖的不穩(wěn)定現(xiàn)象，通常被稱(chēng)為自鎖模（Self-Mode-Locking，或SML），自鎖?，F(xiàn)象主要由光纖激光器內(nèi)的模式競(jìng)爭(zhēng)、弛豫振蕩、非線性效應(yīng)等原因?qū)е拢a(chǎn)生的自鎖模脈沖(SML Pulse)降低了激光輸出的質(zhì)量、損害了激光器的輸出穩(wěn)定性，限制了其在工程和科技領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文提出了一種全新的技術(shù)抑制自鎖模脈沖，同時(shí)改善激光輸出功率的穩(wěn)定性，該方法是在光纖激光器之后連接級(jí)聯(lián)光纖放

2、大器(Cascaded Fiber Optic Amplifiers)，通過(guò)在各級(jí)放大器之前加入可調(diào)光衰減器來(lái)調(diào)節(jié)輸入到放大器的光功率，以獲得放大器適當(dāng)?shù)脑鲆骘柡吞匦?，從而達(dá)到抑制自鎖模脈沖的目的。
　　本論文首先對(duì)連續(xù)光纖激光器的結(jié)構(gòu)、工作原理、自鎖?，F(xiàn)象及其抑制方法進(jìn)行了介紹和詳細(xì)的理論研究。目前有幾種自鎖模脈沖的抑制方法，例如:雙向泵浦法、無(wú)源光纖插入法、外腔反饋法等，但這些方法都有其技術(shù)和應(yīng)用的局限性。因此本文中提出了一種

3、采用級(jí)聯(lián)光纖放大器來(lái)壓制自鎖模的簡(jiǎn)單有效的技術(shù)，在保證較好的自鎖模脈沖壓縮效果的前提下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件成本和造價(jià)最小化、取得了較高的性?xún)r(jià)比。
　　其次，本論文對(duì)自鎖模脈沖產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的理論研究，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致自鎖模脈沖產(chǎn)生的主要原因有:有源光纖的弱（未）泵浦部分對(duì)信號(hào)光的可飽和吸收、諧振腔內(nèi)的模式競(jìng)爭(zhēng)以及摻雜離子的弛豫振蕩。而自相位調(diào)制(Self-Phase Modulation)、受激拉曼散射(Stimulated Rama

4、n Scattering)和受激布里淵散射(Stimulated Brillouin Scattering)等非線性效應(yīng)則加劇了自鎖模脈沖的形成，因此，自鎖模現(xiàn)象是一種復(fù)雜的光場(chǎng)和光纖材料互作用的過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法，模擬計(jì)算了光纖放大器對(duì)自鎖模脈沖的抑制過(guò)程，一次放大后脈沖被抑制了約40％，兩次放大后脈沖被抑制了大于75％。
　　最后，本論文中設(shè)計(jì)和搭建了摻鐿(Yb)光纖激光器和級(jí)聯(lián)摻Y(jié)b光纖放大器，并分別對(duì)

5、激光器和光纖放大器的性能進(jìn)行了測(cè)試，在此基礎(chǔ)上，對(duì)光纖放大器抑制自鎖模脈沖的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)級(jí)聯(lián)光纖放大器抑制自鎖模脈沖的效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析、比較。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)節(jié)可變光衰減器使得光放大器的輸入功率改變，從而改變其增益特性，利用光纖放大器的增益飽和效應(yīng)，使脈沖部分獲得的增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信號(hào)光的增益，因此達(dá)到抑制自鎖模脈沖的目的。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自鎖模脈沖被抑制了約10倍，同時(shí)，總體自鎖模脈沖頻譜強(qiáng)度總體上抑