低抖動鎖模光纖激光器及其泵浦產(chǎn)生超連續(xù)譜的展寬機理研究.pdf

1、低噪聲被動鎖模光纖激光器作為一種特殊的脈沖激光器，因其能實現(xiàn)超低的強度噪聲和時間抖動而被廣泛應(yīng)用在光學(xué)采樣、頻率計量等領(lǐng)域，同時還是產(chǎn)生超穩(wěn)定光纖超連續(xù)譜(Supercontinuum，SC)的理想泵浦光源。本論文以激光器作為突破口，設(shè)計并實現(xiàn)了一種高重復(fù)頻率低抖動鎖模光纖激光器，通過優(yōu)化腔結(jié)構(gòu)從而降低激光器的噪聲。并利用該激光器作為泵浦光源，在已有的理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究皮秒脈沖泵浦超連續(xù)譜的展寬機理并優(yōu)化其噪聲特性與相干性。
　

2、　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過對泵浦相對強度噪聲(RIN)到激光器RIN的轉(zhuǎn)換率進(jìn)行建模發(fā)現(xiàn)，在低偏移頻率區(qū)域，RIN的轉(zhuǎn)換率大小是以激光器斜率效率大小的平方為尺度的。定量證明了高重復(fù)頻率低抖動鎖模光纖激光器的腔內(nèi)泵浦反射在有效減小鎖模閾值并增大斜率效率的同時也會惡化激光器的噪聲特性，為光纖鎖模激光器的設(shè)計提供了新的優(yōu)化思路。⑵利用光纖延遲脈沖干涉技術(shù)，在實驗上證明了相鄰脈沖的平均干涉譜條紋可見度可作為SC產(chǎn)生過程中的相位波動(即光譜相位

3、相干度)的判據(jù)。并利用低噪聲鎖模激光器作為泵浦光源，在皮秒量級脈沖寬度下，深入研究了SC產(chǎn)生過程中調(diào)制不穩(wěn)定區(qū)域?qū)θ珟捁庾V相位相干度的影響機理。⑶利用低噪聲鎖模激光器作為泵浦光源，從實驗上深入研究了光怪波(Rogue Waves)產(chǎn)生的原因：受噪聲驅(qū)動的調(diào)制不穩(wěn)定性。當(dāng)泵浦激光器中的隨機量子噪聲恰巧發(fā)生在調(diào)制不穩(wěn)定性增益譜的最大值處或附近時，會大大增強SC的調(diào)制不穩(wěn)定性強度，增大SC的光譜寬度，從而產(chǎn)生光怪波。并從理論上解釋了利用連續(xù)

4、光和泵浦光共同作用下使得光纖SC的調(diào)制不穩(wěn)定性增強的原因：諧振種子調(diào)制不穩(wěn)定性的級聯(lián)四波混頻和布拉格散射。研究發(fā)現(xiàn)在給定色散值和非線性系數(shù)后，存在一個關(guān)鍵功率值Pcr，當(dāng)泵浦功率小于該值時，則不會發(fā)生種子光增強調(diào)制不穩(wěn)定性效應(yīng)的現(xiàn)象。⑷通過理論與仿真研究并設(shè)計了基于硫化物As2Se3波導(dǎo)產(chǎn)生SC，并分析了所產(chǎn)生SC的相干度。硫化物As2Se3具有極高的非線性折射率n2，因而能夠有效的降低泵浦脈沖的功率并縮短波導(dǎo)長度，從而降低脈沖的傳輸損