光纖超短脈沖光源的理論和實驗研究.pdf

1、現(xiàn)代超快光學(xué)技術(shù)是目前國際學(xué)術(shù)界一個非常活躍的前沿研究領(lǐng)域，飛秒脈沖光源是現(xiàn)代超快光學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)光纖通信系統(tǒng)超高速、大容量傳輸?shù)年P(guān)鍵之一。被動鎖模和光脈沖壓縮技術(shù)是產(chǎn)生飛秒光脈沖的行之有效的方法。本論文從實驗和理論兩方面對超短脈沖光纖光源進行了較為深入細致的研究。本論文的主要內(nèi)容包括： 1.利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的經(jīng)典動力學(xué)模型，研究了被動鎖模光纖激光器的腔內(nèi)參數(shù)對輸出光脈沖特性的影響。用廣義耦合非線性薛定諤方程數(shù)值模

2、擬了被動鎖模光纖激光器中孤子脈沖形成的全過程。 2.在同一被動鎖模光纖孤子激光諧振腔中，實現(xiàn)了脈寬為352fs、重復(fù)頻率為12.5MHz、峰值功率高達1.57kW的穩(wěn)定飛秒單孤子脈沖；8階諧波鎖模孤子光脈沖；間隔為1.40ps的束縛態(tài)孤子光脈沖；5階諧波鎖模束縛態(tài)孤子光脈沖和間隔為13.86ps的fs束縛態(tài)孤子脈沖串。 3.分析了色散漸減光纖中交叉相位調(diào)制引起的調(diào)制不穩(wěn)定性，得到了光纖損耗和離散效應(yīng)同時存在情況下的色散關(guān)

3、系式。研究發(fā)現(xiàn)，在抽運功率、傳輸距離、光纖損耗相同的條件下，色散漸減光纖較常規(guī)光纖具有較寬的增益譜，更易產(chǎn)生超短脈沖序列。 4.提出并實現(xiàn)了一種產(chǎn)生重復(fù)頻率可成倍增長的脈沖串的新方法，即在環(huán)形腔摻鉺光纖激光器中，引入取樣光纖光柵和低色散、高非線性光子晶體光纖，使該激光器的重復(fù)頻率在100GHz、200GHz和300GHz三者之間互相轉(zhuǎn)換，激光器輸出光脈沖的寬度為～2ps。 5.在被動鎖模光纖激光器中，實現(xiàn)了脈寬～2ps、

4、重復(fù)頻率從64GHz到114GHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的調(diào)制不穩(wěn)定性光脈沖序列。 6.提出了兩種光孤子脈沖壓縮的新方法：利用孤子絕熱放大和高階孤子脈沖壓縮相結(jié)合實現(xiàn)飛秒高階孤子壓縮，它利用喇曼散射與負三階色散的相互作用，消除了正三階色散對光脈沖壓縮時產(chǎn)生的不利影響，提高了壓縮比，改善了光脈沖的質(zhì)量；采用色散漸減光纖組成的非線性光纖環(huán)形鏡壓縮高階孤子，發(fā)現(xiàn)該方法能有效地消除壓縮后脈沖的底座、提高光脈沖的輸出能量。 7.在同一包層

5、泵浦Er/Yb共摻光纖激光諧振腔中，利用一段未泵浦的光纖做飽和吸收體，通過調(diào)整泵浦功率，實現(xiàn)了連續(xù)、調(diào)Q、調(diào)Q中的自鎖和連續(xù)鎖模等工作模式；分別利用M-Z干涉儀和光纖光柵環(huán)形鏡做飽和吸收體，對上述激光器進行優(yōu)化，實現(xiàn)了全光纖化的調(diào)Q和低噪聲鎖模激光的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。并對該光纖激光器的工作原理進行了定性解釋。 8.對采用二次泵浦方式的L波段環(huán)形腔Er/Yb共摻光纖激光器進行了研究，在泵浦入纖功率為2732mW時，激光器輸出功率達到518