全正色散被動(dòng)鎖模摻鐿光纖激光器及放大器研究.pdf

1、最近幾年來(lái)，高功率的超短脈沖在激光切割、化學(xué)物理學(xué)基礎(chǔ)研究、光通信等方面有重要用途，各企業(yè)高校爭(zhēng)相進(jìn)行研發(fā)工作。鎖模光纖激光器因其可以全光纖化集成且擁有良好的穩(wěn)定性和極佳的光束質(zhì)量，是超短脈沖發(fā)展的優(yōu)質(zhì)選擇。鐿離子能級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且間距大，能級(jí)之間沒(méi)有無(wú)輻射弛豫現(xiàn)象，所以摻鐿光纖能夠獲得極高的摻雜濃度，經(jīng)常用來(lái)作為高功率激光器的增益介質(zhì)。本論文的主要工作是圍繞全正色散被動(dòng)鎖模摻鐿全光纖激光器研制展開(kāi)的，分別使用非線性偏振旋轉(zhuǎn)及石墨烯可飽和吸

2、收體兩種鎖模方式，搭建了兩臺(tái)被動(dòng)鎖模脈沖激光器，并使用國(guó)產(chǎn)雙包層有源光纖對(duì)脈沖進(jìn)行放大。主要內(nèi)容和結(jié)果總結(jié)如下：
　　(1)介紹了光纖激光器和鎖模脈沖光纖激光器的背景，分析了鎖模脈沖形成的原理。介紹了國(guó)內(nèi)外被動(dòng)鎖模光纖激光器的研究進(jìn)展。根據(jù)研究背景闡釋脈沖激光發(fā)展方向是脈寬更短、重頻更高、環(huán)境影響小和可調(diào)諧范圍廣，從而說(shuō)明了研究被動(dòng)鎖模光纖激光器的重要意義。
　　(2)摻鐿光纖激光器理論介紹。從Yb3+的光譜特性出發(fā)，分析了

3、摻鐿光纖激光器的能級(jí)結(jié)構(gòu)。介紹了雙包層摻鐿光纖的制備：從預(yù)制棒的制備到拉絲。介紹了激光器的諧振腔結(jié)構(gòu)的幾種主要類(lèi)型及激光產(chǎn)生的條件，為后文鎖模摻鐿激光器做原理準(zhǔn)備。
　　(3)用激光誘導(dǎo)法將石墨烯附著于光纖跳線端面，進(jìn)而做成石墨烯鎖模部件應(yīng)用于全正色散被動(dòng)鎖模摻鐿光纖激光器中。在實(shí)驗(yàn)中觀察到的明脈沖及其二階諧波分量、暗明脈沖對(duì)、暗脈沖及其二，三階諧波分量這些不同的脈沖。其中的暗明脈沖對(duì)和暗脈沖在基于石墨烯被動(dòng)鎖模的全正色散摻鐿光纖

4、激光器實(shí)驗(yàn)中是第一次被觀察到。結(jié)合數(shù)值模擬分析這些特殊脈沖產(chǎn)生的原因。
　　(4)分析了非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模器件非線性特性。根據(jù)理論搭建了一臺(tái) NPR鎖模摻鐿光纖激光器，對(duì)輸出的基頻脈沖和脈沖串的脈沖能量、光譜寬度、激光閾值進(jìn)行了測(cè)量分析。同時(shí)，為后面的脈沖放大實(shí)驗(yàn)做好了種子源。
　　(5)應(yīng)用改良的化學(xué)氣相沉積工藝，采用氣液相混合摻雜技術(shù)制備了一系列摻鐿雙包層光纖，并進(jìn)行相應(yīng)的尺寸、漏光情況和激光性能測(cè)試。將非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖