長脈沖泵浦光纖超連續(xù)譜光源及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、光纖超連續(xù)譜(SC)光源具有輸出功率高、帶寬大、空間相干性好等一些獨特的優(yōu)勢，在光譜檢測、生物光子學、光通信以及光計量學等領(lǐng)域獲得日益廣泛的重視和應(yīng)用，也是目前國際激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域與學科交叉中的研究熱點。本論文對長脈沖泵浦光纖超連續(xù)譜的理論、光譜的擴展方法及其穩(wěn)定性分析以及大功率激光二極管線陣的波前測量及整形技術(shù)進行了系統(tǒng)深入的研究。取得的主要創(chuàng)新成果如下:
　　1.首次發(fā)現(xiàn)了長脈沖泵浦SC的產(chǎn)生過程中，當色散波與孤子發(fā)生碰撞時，

2、色散波峰值光強所對應(yīng)的頻率產(chǎn)生階躍頻移，而其加權(quán)平均頻率則呈現(xiàn)出連續(xù)平滑的頻移特性。同時，隨著光纖長度的增加，孤子產(chǎn)生的勢阱也會因其相關(guān)參數(shù)的波長依賴關(guān)系而發(fā)生變化，對束縛在勢阱中的色散波也會產(chǎn)生相應(yīng)的影響。
　　2.首次提出了一種雙脈沖間碰撞致SC光譜展寬的理論模型。當時域窗口過窄時，抵達窗口邊界的脈沖能量會從窗口另一端重新進入，導致脈沖間的孤子碰撞，從而使得SC的光譜發(fā)生展寬。這是一種預(yù)測脈沖間碰撞致孤子展寬的有效模型，并從實

3、驗上進行了驗證。同時，從理論和實驗上研究了雙脈沖泵浦致SC光譜展寬的機理。數(shù)值仿真和實驗結(jié)果表明，峰值功率500 W，脈寬5 ps的泵浦雙脈沖，當脈沖間隔較小時(20 ps)，可以極大的增強SC光譜的展寬度(約為140 nm)。
　　3.提出了一種自適應(yīng)前截止濾頻方案，首次發(fā)現(xiàn)了光學巨孤子(RS)產(chǎn)生于不同的光纖長度，而且呈現(xiàn)出一種類似于生命周期的特性:RS的光強由于孤子碰撞而迅速上升并隨之緩慢下降。因此，當光纖的長度增加時，在產(chǎn)

4、生的SC光譜中將聚集更多已經(jīng)衰退的RS，這將給SC光譜長波長端的穩(wěn)定性帶來較大的影響。
　　4.提出了一種可對大功率激光二極管線陣(HPLDA)進行大動態(tài)范圍波前測量的新方法，可在-π/2到π/2范圍內(nèi)對其進行高精度的波前斜率測量并實現(xiàn)對HPLDA輸出光束進行波前重構(gòu)的目的。實驗制作并數(shù)值模擬了一種用于HPLDA輸出光束聚焦和均勻化的新型光束整形系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個錐形石英陣列整形器和一個錐形石英積分器組成，具有價格低廉，易于制作的