飛秒摻鉺光纖激光器.pdf

1、超短脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，性能穩(wěn)定，而且在光頻標、微加工、產(chǎn)生太赫茲、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，由此引起了人們的廣泛關(guān)注。目前飛秒光纖激光器的性能和穩(wěn)定性已經(jīng)取得了明顯的進步，但要進一步提高脈沖的能量和質(zhì)量，很多鎖模理論和鎖模方法還需要做進一步的研究。
　　 本文的主要工作是研制在1.55 um波段上被動鎖模飛秒摻鉺光纖激光器，主要研究成果如下：
　　 1．利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模方法，仔細優(yōu)化了色散和非線

2、性管理，即在使用正常色散高濃度摻鉺光纖提供高增益的同時，補償普通單模光纖的反常色散，使得全光纖的展寬脈沖光纖激光器能夠直接輸出最短50 fs的超短脈沖，光譜寬度大于60 nm，平均輸出功率大于50 mW，峰值功率達到23kW，輸出的脈沖處于無波分裂狀態(tài)，有效地提高了脈沖功率和質(zhì)量。據(jù)所知，這是迄今為止世界上所報道的從全光纖結(jié)構(gòu)的摻鉺光纖激光振蕩器中輸出的最短脈沖結(jié)果。全光纖結(jié)構(gòu)的飛秒激光器體積小，穩(wěn)定性好，便于維護，泵浦轉(zhuǎn)換效率高，實現(xiàn)

3、了真正意義上的手提式飛秒激光系統(tǒng)。
　　 2．利用半導(dǎo)體可飽和吸收體(SESAM)和保偏輸出的四口的環(huán)形器進行聯(lián)合鎖模，優(yōu)化了色散和泵浦功率，由此實現(xiàn)了自啟動和環(huán)境穩(wěn)定的鎖模超短脈沖輸出，脈沖寬度小于135 fs，光譜寬度達到64 nm。研究表明，半導(dǎo)體可飽和吸收體的使用使得激光器中可以不需要任何手動器件，只需在泵浦功率達到鎖模閾值后即可實現(xiàn)自啟動鎖模，保偏光纖的使用使得鎖模光纖激光器既可以實現(xiàn)激光的保偏輸出，也可以進一步增強了

4、環(huán)境穩(wěn)定性。
　　 3．研究發(fā)現(xiàn)，當展寬脈沖光纖激光器的總平均色散為正值時，腔內(nèi)脈沖的展寬壓縮比明顯變大，非線性明顯減小，激光器可以實現(xiàn)接近高斯型的70 fs的高質(zhì)量脈沖輸出，此時光譜形狀和脈沖自相關(guān)信號的形狀都可以很好地與高斯形狀相吻合，而49 nm的光譜寬度也很好地吻合了高斯脈沖的變換極限，有效地提高了輸出脈沖的質(zhì)量和可用峰值功率。
　　 4．本文還研究了飛秒光纖激光器中由于脈沖分裂和脈沖碰撞而產(chǎn)生的多脈沖束縛態(tài)。在

5、泵浦功率提高到600 mW后，飛秒光纖激光器可以觀察到最多六個脈沖的束縛態(tài)，脈沖間隔僅為1.99皮秒。光譜上也可以看到均勻分布的梳齒，相鄰梳齒間的間隔為4nm，時域上的頻率和頻域上的頻率可以對應(yīng)起來。這是由于泵浦功率提高后脈沖產(chǎn)生分裂，分裂脈沖由于群速度不同而產(chǎn)生碰撞后發(fā)生色散和非線性改變，兩者達到新的平衡后所出現(xiàn)的特有現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象會限制脈沖的峰值功率的進一步提高，需要在實驗當中盡量避免。
　　 5．此外，利用自己搭建的飛秒