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基于非线性放大环形镜的全保偏锁模激光器重复频率提升机制的研究

2020-12-08阅读(333)

基于非线性放大环形镜的全保偏锁模激光器重复频率提升机制的研究

论文摘要

锁模光纤激光器在近年来备受关注,因为它可以产生具有高峰值功率和短脉冲持续时间的光脉冲,可以作为未来超高速,大容量,长距离光纤系统的理想光源。激光器的稳定性和输出脉冲的重复频率是衡量激光器性能的重要指标。在常见的被动锁模激光器中,基于非线性放大环形镜的锁模激光器由于可以实现全保偏光纤结构而对外部环境不敏感,可以满足输出稳定脉冲的条件。然而,在提高非线性放大环形镜激光器输出脉冲的重复频率这一方向上,到目前为止还没有报道具有高(>20MHz)重复频率的保偏8字腔激光器。因此,为了能进一步提高8字腔光纤激光器的重复频率,本文在以上的基础上首先研究通过缩短激光器腔长来提高激光器输出脉冲重复频率这一方案的可行性,其次在8字腔激光器的次环中引入在1550nm波长附近有很大的正色散系数的色散补偿光纤,最终成功得到重复频率为20.38MHz、脉宽为590fs的稳定脉冲输出。论文的主要研究工作以及获得的成果如下:1.分析了非线性放大环形镜激光器的锁模原理,基于此模型,在光路结构中的主环中加入色散补偿光纤搭建了8字腔的全保偏被动锁模激光器,得到了重复频率为12MHz,脉宽为1.6ps的稳定脉冲输出。2.为了研究提高激光器输出脉冲重复频率的方案,在基于可饱和吸收体锁模的脉冲激光器上使用缩短腔长的方案实现了重复频率的提升,重复频率可以被有效提高到1.02GHz,脉冲宽度达到379fs。但实验发现这种激光器容易遭受材料劣化而缺乏长期稳定性。3.为了实现稳定的全保偏光纤结构的激光器,论文继续研究提高8字腔激光器输出脉冲的重复频率的方案,在1的基础上对实验模型进行了优化,在次环中引入色散补偿光纤后继续缩短腔长,最终得到光谱宽度为7nm、重复频率为20.38MHz、脉宽为1.2ps的稳定脉冲输出。经过腔外压缩脉宽可以达到590fs。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 研究背景
  •   1.3 锁模光纤激光器的优点和应用前景
  •   1.4 基于非线性放大环形镜的锁模激光器的研究现状
  •   1.5 论文工作内容和意义
  •     1.5.1 工作内容
  •     1.5.2 工作意义
  •   1.6 论文的结构安排
  • 第二章 锁模光纤激光器的理论基础
  •   2.1 引言
  •   2.2 基本原理
  •     2.2.1 受激辐射理论
  •     2.2.2 锁模原理
  •     2.2.3 掺杂光纤
  •   2.3 锁模光纤激光器基本结构
  •   2.4 锁模激光器的分类方法
  •     2.4.1 主动锁模激光器
  •     2.4.2 被动锁模光纤激光器
  •     2.4.3 混合锁模激光器
  •     2.4.4 锁模激光器的比较
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 基于非线性放大环形镜的锁模激光器的研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 基于非线性放大环形镜的锁模激光器的脉冲传输理论
  •     3.2.1 光纤的色散效应
  •     3.2.2 光纤的非线性效应
  •     3.2.3 光纤中的脉冲传输理论
  •   3.3 不同工作机制的锁模光纤激光器的研究
  •     3.3.1 孤子锁模光纤激光器
  •     3.3.2 色散管理锁模光纤激光器
  •     3.3.3 自相似脉冲锁模光纤激光器
  •     3.3.4 全正色散锁模光纤激光器
  •   3.4 基于非线性放大环形镜的锁模激光器的实验原理
  •     3.4.1 非线性环形镜结构
  •     3.4.2 非线性放大环形镜结构
  •   3.5 基于非线性放大环形镜的锁模激光器的实验分析
  •   3.6 本章小结
  • 第四章 被动锁模激光器输出脉冲性能提升的研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 被动锁模激光器输出脉冲性能提升的方案研究
  •   4.3 基于SESAM的锁模激光器输出脉冲性能提升的研究
  •     4.3.1 基于SESAM的锁模激光器输出脉冲性能提升的实验设计
  •     4.3.2 基于SESAM的孤子锁模激光器的实验结果
  •   4.4 基于NALM的锁模激光器输出脉冲性能提升的研究
  •     4.4.1 基于NALM的锁模激光器输出脉冲性能提升的实验设计
  •     4.4.2 基于NALM的全正色散锁模激光器的实验结果
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 总结和展望
  •   5.1 研究工作总结
  •   5.2 下一步展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 黄春晖

    导师: 徐坤

    关键词: 光纤激光器,锁模技术,被动锁模,非线性放大环形镜

    来源: 北京邮电大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学

    单位: 北京邮电大学

    分类号: TN248

    总页数: 73

    文件大小: 4256K

    下载量: 361

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