色散管理孤子摻鉺光纖鎖模激光器脈沖壓縮特性的研究.pdf

1、色散管理孤子摻鉺光纖鎖模激光器色散管理孤子摻鉺光纖鎖模激光器脈沖壓縮特性的研究脈沖壓縮特性的研究StudyonPulseShteninginDispersionmanagedSolitonLaserbasedonErbiumdopedFiber學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程研究生：張程指導(dǎo)教師：柴路教授宋有建副研究員天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一二年十二月摘要光纖激光器因其緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的腔型、豐富的色散和非線性效應(yīng)、優(yōu)越的輸出性能，近年

2、來成為了超短脈沖領(lǐng)域研究的新寵兒，并在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、機(jī)械制造、生物成像、醫(yī)療保健、信息技術(shù)和軍事國防等領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越多、也越來越重要的作用。本文對(duì)摻鉺光纖鎖模激光器開展了大量數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究。這里，摻鉺增益光纖是腔內(nèi)唯一具有正常色散的部分，通過單模光纖引入反常色散，我們構(gòu)造出了諧振腔色散圖分布，目的是通過優(yōu)化諧振腔的設(shè)計(jì)，從而在色散管理孤子摻鉺光纖鎖模激光器中得到寬光譜、窄脈沖。主要工作包括：1、探索諧振腔長度對(duì)脈沖窄化特性的影

3、響。實(shí)驗(yàn)上，應(yīng)用不同摻雜濃度的鉺光纖，搭建了一臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊的鎖模激光器，利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模機(jī)制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的自啟動(dòng)鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)；通過調(diào)節(jié)單模光纖及增益光纖長度來調(diào)節(jié)激光器的增益、色散、非線性參數(shù)，旋轉(zhuǎn)波片角度控制等效可飽和吸收的調(diào)制深度，分別獲得三種色散域（凈負(fù)色散、近零色散和凈正色散）的穩(wěn)定鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)；比較分析了高摻雜、強(qiáng)增益短光纖對(duì)獲得高重復(fù)頻率、窄脈沖、寬光譜脈沖的優(yōu)勢(shì)。2、諧振腔的非線性效應(yīng)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)激光器的脈沖窄化。提出在激光腔內(nèi)引入

4、一段零色散光纖的方法，以保證激光器泵浦、增益和凈色散量不變的條件下，僅僅通過提供非線性效應(yīng)進(jìn)一步展寬光譜，獲得窄脈沖；從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩方面，討論零色散光纖的放置位置和長度參數(shù)對(duì)腔內(nèi)脈沖動(dòng)力學(xué)過程的影響，得出結(jié)論：在激光器單脈沖鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)，在增益光纖后增加越長的零色散光纖能夠獲得越寬的光譜，相應(yīng)的變換極限脈沖寬度也越窄。3、討論諧振腔輸出位置對(duì)直接獲得窄脈沖輸出的影響?；趦?yōu)化后、帶有零色散光纖的、近零色散域鎖模光纖激光器，通