光纖飛秒激光自相似放大系統(tǒng)的研究.pdf

1、摻Y(jié)b3+光纖具有泵浦效率高、發(fā)射譜線寬和熱效應(yīng)小等優(yōu)點,是飛秒激光放大的理想增益介質(zhì)。自相似放大技術(shù)主動利用光纖中的非線性效應(yīng),輸出線性啁啾拋物線脈沖,可直接去啁啾獲得變換極限脈沖,非常適合用于摻Y(jié)b3+光纖激光系統(tǒng),輸出高功率、高能量、高峰值功率的飛秒激光,在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本論文以提升摻Y(jié)b3+光纖自相似飛秒激光放大系統(tǒng)輸出性能為目的,圍繞脈沖自相似放大動力學(xué)過程,啁啾脈沖放大技術(shù)和放大器增益整形作用展開理論和

2、實驗研究。論文工作概括如下:
　　一、基于帶有常增益系數(shù)的非線性薛定諤方程,在正色散光纖放大器中推導(dǎo)出線性啁啾拋物線脈沖自相似漸近解,以及最快演化到自相似放大狀態(tài)的最優(yōu)化初始脈沖能量和時域?qū)挾取?br>　　二、建立了基于摻Y(jié)b3+光纖吸收、發(fā)射截面譜的非線性脈沖放大器數(shù)值模型。首次在增益整形作用的擾動下分析了增益光纖長度,初始脈沖中心波長、時域?qū)挾?、啁啾大小和符號以及脈沖時域形狀對實現(xiàn)自相似放大的影響。
　　三、首次設(shè)計并搭

3、建了非線性脈沖預(yù)整形自相似放大器。利用透射光柵對和普通單模光纖組成被動脈沖整形裝置,預(yù)先優(yōu)化脈沖的時域和頻域參數(shù),在2.2m長摻Y(jié)b3+光纖中實現(xiàn)了自相似放大,獲得脈沖寬度~60fs的變換極限脈沖,降低了自相似放大對種子源的要求,實現(xiàn)了自相似放大系統(tǒng)的全光纖化。
　　四、實驗系統(tǒng)研究了初始脈沖啁啾符號、啁啾量和能量對非線性脈沖放大的影響。首次設(shè)計并搭建了光譜呼吸型自相似放大器,利用負(fù)啁啾脈沖放大的光譜呼吸行為減小了增益整形對自相似

4、演化的限制,在2m長摻Y(jié)b3+光子晶體光纖中實現(xiàn)了超出增益帶寬的自相似放大,輸出平均功率23.5W,脈沖能量287nJ,脈沖寬度37fs的變換極限脈沖,是自相似放大系統(tǒng)輸出的最短脈寬記錄。
　　五、實驗搭建了全光纖自相似啁啾脈沖放大系統(tǒng)。在2MHz~500kHz可調(diào)重復(fù)頻率范圍內(nèi)輸出脈沖能量0.9μJ,脈沖寬度小于115fs,峰值功率近6MW的變換極限脈沖。并將該放大系統(tǒng)用于光子晶體波導(dǎo)直寫實驗探索。
　　六、建立了包含自發(fā)