基于非線性偏振演化和新型可飽和吸收體的高能量光纖激光器的研究.pdf

1、光纖激光器具有良好的穩(wěn)定性、散熱性、結(jié)構(gòu)緊湊以及高光束質(zhì)量等優(yōu)點，在近年來得到飛速發(fā)展，成為激光領(lǐng)域的研究熱點。摻鉺光纖激光器（EDFL）因為剛好與通信波段的石英光纖最低損耗位置(1550 nm)吻合，最先得到發(fā)展與應(yīng)用，并且日趨成熟。緊隨其后的是對近紅外波段一微米摻Y(jié)b光纖激光器（YDFL）和兩微米摻Tm光纖激光器（TDFL）的研究。本文基于當(dāng)前研究領(lǐng)域與市場發(fā)展的要求，系統(tǒng)研究了YDFL和TDFL。利用非線性偏振演化（NPE）或加入

2、新型可飽和吸收體的方式，我們在實驗中獲得了具有高脈沖能量的調(diào)Q或鎖模激光運轉(zhuǎn)。其主要研究內(nèi)容分為以下三個部分：
　　1.在YDFL中，基于空間結(jié)構(gòu)NPE和全光纖NPE鎖模，分別實現(xiàn)了穩(wěn)定鎖模運轉(zhuǎn)。在空間結(jié)構(gòu)的振蕩器中，實現(xiàn)了重復(fù)頻率為49.21 MHz，脈沖寬度為3 ps的穩(wěn)定鎖模脈沖輸出，最大輸出功率為181 mW?；诖苏袷幤?，微調(diào)雙折射濾波片的波片架，能夠?qū)崿F(xiàn)鎖模光譜中心波長從1015 nm-1045 nm之間連續(xù)可調(diào)諧，調(diào)

3、諧過程中鎖模狀態(tài)保持不變。在500 mW的泵浦功率下，通過微調(diào)雙折射濾波片和波片，可以獲得穩(wěn)定的二次諧波鎖模，重頻為99.64 MHz，相比基頻鎖模，輸出功率明顯下降。在全光纖結(jié)構(gòu)的振蕩器中，系統(tǒng)地研究了在5％、10％、20％、30％和50％的輸出下不同的鎖模狀態(tài)和功率。在7m的腔長下實現(xiàn)了穩(wěn)定的鎖模運轉(zhuǎn)，并比較了加濾波器和不加濾波器時的鎖模光譜，得出濾波器在全正色散領(lǐng)域起著不可或缺的作用。為得到高能量鎖模脈沖，增加腔長到347 m，在

4、不同輸出比下分別實現(xiàn)了鎖模運轉(zhuǎn)并在最大輸出比的輸出耦合器(50％)條件下，得到了33％的高效率，實現(xiàn)了重復(fù)頻率為614 KHz、單脈沖能量為263nJ、脈沖寬度為10 ns的大能量鎖模脈沖輸出，該結(jié)果為迄今已報道的全光纖YDFL振蕩器中實現(xiàn)的最高單脈沖能量。
　　2.在全光纖YDFL環(huán)形腔中，系統(tǒng)地探索了單壁碳納米管（SWCNT）與氧化石墨烯（GO）作為調(diào)Q元件的不同性能?；赟WCNT SA，于最大泵浦功率為125 mW的條件下

5、，得到了脈沖寬度為1.0μs、重復(fù)頻率為66.24 KHz、平均輸出功率為2.69 mW的調(diào)Q脈沖序列。中心波長在1032 nm處。與以往的全光纖SWCNT調(diào)Q激光器相比，我們所搭建的YDFL在相當(dāng)?shù)偷拈撝?8 mW下即可實現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)Q運行，并得到的最大單脈沖能量為40.6 nJ?；贕OSA，實現(xiàn)了最大單脈沖能量為69.4 nJ輸出，這是目前已報道的在Yb全光纖激光器中，基于GOSA實現(xiàn)調(diào)Q脈沖輸出的最大單脈沖能量。在其他實驗條件不變下

6、，去掉GOSA，微調(diào)偏振控制器，可實現(xiàn)自調(diào)Q。與自調(diào)Q現(xiàn)象作對比，基于氧化石墨烯調(diào)Q的狀態(tài)更加穩(wěn)定。
　　3.在摻銩光纖激光器中，我們分別用10％、50％的輸出耦合器對全光纖環(huán)形腔結(jié)構(gòu)振蕩腔進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)泵浦功率為1.95 W時，得到最大輸出功率為61 mW的連續(xù)激光輸出。基于新型可飽和吸收體材料—拓?fù)浣^緣體Bi2Te3，用三明治形式插入腔內(nèi)，實驗中得到了重頻為7.794 MHz的鎖模脈沖，當(dāng)泵浦功率為1.85 W時，得到最大為26