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)方式下有時會發(fā)生一種自動產(chǎn)生周期性脈沖的不穩(wěn)定現(xiàn)象，通常被稱為自鎖模（Self-Mode-Locking，或SML），自鎖?，F(xiàn)象主要由光纖激光器內的模式競爭、弛豫振蕩、非線性效應等原因導致，所產(chǎn)生的自鎖模脈沖(SML Pulse)降低了激光輸出的質量、損害了激光器的輸出穩(wěn)定性，限制了其在工程和科技領域的應用。本論文提出了一種全新的技術抑制自鎖模脈沖，同時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聯(lián)光纖放

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

3、采用級聯(lián)光纖放大器來壓制自鎖模的簡單有效的技術，在保證較好的自鎖模脈沖壓縮效果的前提下，實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件成本和造價最小化、取得了較高的性價比。
　　其次，本論文對自鎖模脈沖產(chǎn)生的機理進行了詳細的理論研究，發(fā)現(xiàn)導致自鎖模脈沖產(chǎn)生的主要原因有:有源光纖的弱（未）泵浦部分對信號光的可飽和吸收、諧振腔內的模式競爭以及摻雜離子的弛豫振蕩。而自相位調制(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)等非線性效應則加劇了自鎖模脈沖的形成，因此，自鎖?，F(xiàn)象是一種復雜的光場和光纖材料互作用的過程。在此基礎上，本文通過數(shù)值模擬的方法，模擬計算了光纖放大器對自鎖模脈沖的抑制過程，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，本論文中設計和搭建了摻鐿(Yb)光纖激光器和級聯(lián)摻Yb光纖放大器，并分別對

5、激光器和光纖放大器的性能進行了測試，在此基礎上，對光纖放大器抑制自鎖模脈沖的實驗系統(tǒng)進行了設計，并對級聯(lián)光纖放大器抑制自鎖模脈沖的效應進行了實驗研究，并對實驗結果進行了分析、比較。實驗中，通過調節(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，使脈沖部分獲得的增益遠遠小于信號光的增益，因此達到抑制自鎖模脈沖的目的。最終實驗結果表明，自鎖模脈沖被抑制了約10倍，同時，總體自鎖模脈沖頻譜強度總體上抑