MOPA结构的1550nm被动锁模光纤激光器研究

论文摘要

1550nm的短脉冲激光光源处于大气的低损耗窗口,具有人眼安全等特点,在光通信、医疗和遥感等方面具有重要应用价值,且高功率的脉冲源能泵浦产生中红外超连续谱,应用前景广泛。主振荡功率放大(MOPA)结构光纤激光器不但能产生高功率激光输出,而且光谱质量和噪声性能均能保持较好,近些年来吸引了众多研究。基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动锁模光纤激光器在产生脉冲激光方面具有自启动、锁模稳定、参数灵活可控等优点,能为光纤放大器提供性能优良的种子源,成为脉冲光纤激光器领域的研究热点。已有的大功率、高重频1550nm脉冲源未能实现全光纤结构,集成度和稳定度都不够好,而全光纤结构的功率较小。本文理论研究并实验搭建了全光纤MOPA结构光纤激光器的种子源、两级光纤放大器。主要内容包括:1、介绍了SESAM被动锁模光纤激光器的锁模原理,数值模拟了掺铒光纤(EDF)长度、耦合输出比、SESAM调制深度和光纤色散对激光器性能的影响。数值模拟了色散补偿光纤(DCF)对腔内脉冲的压缩作用。2、搭建了基于SESAM被动锁模的线型腔光纤激光器,获得了脉宽约1ns、重复频率为10.74MHz的稳定锁模脉冲激光输出,光谱中心波长为1550nm,3dB谱宽小于0.1nm,最高输出功率为20.5mW,光光转换效率大于33%。研究了不同反射率光纤布拉格光栅(FBG)和泵浦功率对激光器的影响。3、搭建了基于SESAM被动锁模的环型腔光纤激光器,获得了脉宽约1.2ns、重频12.3MHz的脉冲输出。从时域和频域两个角度研究了不同泵浦功率、偏振态和EDF长度对输出激光的影响。4、搭建了两级光纤放大器,其中掺铒光纤放大器(EDFA)作为前置放大级,铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)作为功率放大级,实现了1.53W的激光输出,放大器增益为22dB。研究了不同信号功率和泵浦功率下放大器的功率特性和光谱特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 光纤激光器简介
• 1.1.2 课题选取及意义
• 1.2 课题研究进展
• 1.2.1 被动锁模光纤激光器研究进展
• 1.2.2 1550nm MOPA 结构脉冲光纤激光器研究进展
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 1550nm 被动锁模光纤激光器理论研究
• 2.1 SESAM 被动锁模原理
• 2.1.1 SESAM 结构特点及特性参数
• 2.1.2 SESAM 的锁模原理
• 2.2 SESAM 被动锁模1550nm 光纤激光器数值模拟
• 2.2.1 理论模型
• 2.2.2 光纤长度、耦合输出和调制深度的影响
• 2.2.3 光纤色散的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 MOPA 结构1550nm 脉冲光纤激光器实验研究
• 3.1 线型腔结构种子源研究
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验结果和讨论
• 3.2 环型腔结构种子源研究
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 实验结果和讨论
• 3.3 两级光纤放大器实验研究
• 3.3.1 前置放大器研究
• 3.3.2 功率放大器研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 工作总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果