掺Yb～（3+）“8”字腔光纤激光器的研究

论文摘要

采用半导体激光器泵浦的超短脉冲光纤激光器，因其固有的能量转换效率高、结构紧凑和可靠性高等优点，已经在替代传统固体激光器方面引起科研人员的强烈兴趣。掺稀土的硅光纤用于产生连续激光已经有好多年，现在掺铒光纤放大器已经被广泛地用于通信系统。超短脉冲光纤系统易于小型化、无需冷却、结构紧凑和运行成本低等特点，被人们认为是超快技术实用化的最佳选择。近年来，掺镱光纤以其宽的增益带宽和高的光光转换效率，成为高能量的超短脉冲产生和放大的最有吸引力的介质，得到了越来越多的研究者的关注。本论文的主要内容及研究工作如下：1．对“8”字形腔掺镱锁模光纤激光器进行了放大和压缩实验研究。利用非线性放大环形镜（NALM）锁模运行的掺Yb3+光纤激光器进行了实验研究，获得了脉冲宽度43.6 ps，中心波长为1053.3 nm的锁模脉冲激光输出，光谱宽度8nm，输出功率为0.2mw，重复频率为18.2MHz，经过放大，通过光栅对腔外色散补偿，在腔外产生了宽度616fs的脉冲激光。2．采用偏振相关隔离器和保偏光纤耦合器，在腔内使用部分保偏光纤，在非线性放大环形镜型“8”字形腔锁模脉冲激光器中获得了高消光比的锁模脉冲激光输出，重复频率为13.46MHz，消光比高于25dB。中心波长1057nm时，功率为1.87mW，脉冲宽度为108.8ps。3．利用在腔内加入可调谐光纤光栅滤波器使“8”字形腔掺Yb3+光纤激光器在锁模状态下实现连续可调谐现象。在实验中调节可调谐光纤光栅滤波器，激光器输出的锁模脉冲中心波长可以在1047nm～1055nm范围内连续调谐，重复频率稳定维持在4.9MHz，锁模过程可以完全自启动，锁模状态一直很稳定，在中心波长1051nm处，输出功率为8.02mW，光谱带宽1nm，脉冲宽度为259.3ps。。4．从掺镱光纤激光器腔内的激光场出发，讨论了掺镱光纤激光器腔内的噪声信号对锁模启动的影响，并对“8”字腔超短脉冲光纤激光器进行了实验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤激光器的特点
• 1.3 光纤激光器的应用
• 1.4 掺镱光纤激光器的研究状况及其意义
• 1.4.1 国内外的研究状况
• 1.4.2 锁模光纤激光器的发展趋势
• 1.4.3 研究掺镱光纤激光器的意义
• 1.5 本论文的章节安排
• 参考文献
• 第二章 被动锁模光纤激光器的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 锁模原理及实现锁模的方法
• 2.2.1 锁模的物理机制
• 2.2.2 实现锁模的方法
• 2.2.3 小结
• 2.3 光纤激光器中的被动锁模技术
• 2.3.1 可饱和吸收体
• 2.3.2 非线性偏振旋转（NPR）效应
• 2.3.3 非线性光纤环形镜
• 2.3.4 其它被动锁模技术
• 2.3.5 小结
• 2.4 非线性光纤环形镜被动锁模技术研究
• 2.4.1 光纤激光器相加脉冲锁模技术
• 2.4.2 非线性光纤环形镜被动锁模原理
• 2.4.3 非线性光纤环形镜的输出特性
• 2.4.4 非线性光纤环形镜的调制特性
• 2.4.5 非线性放大环形镜的调制特性
• 2.4.6 小结
• 2.5 掺镱光纤的光谱特性
• 参考文献
• 第三章 “8”字腔光纤激光器脉冲压缩的实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验装置及原理
• 3.3 光栅压缩器的原理及结构设计
• 3.4 实验结果以及讨论
• 3.5 结论
• 参考文献
• 3+锁模脉冲光纤激光器研究'>第四章 高消光比掺YB³⁺锁模脉冲光纤激光器研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验装置及原理
• 4.2.1 实验装置及获得高消光比脉冲输出原理
• 4.2.2 消光比的测试装置及方法
• 4.3 实验结果和讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 3+光纤激光器'>第五章 连续可调谐被动锁模掺YB³⁺光纤激光器
• 5.1 引言
• 5.2 “8”字形腔被动锁模光纤激光器的结构设计及原理
• 5.3 “8”字形腔内器件对锁模脉冲输出影响
• 5.3.1 光纤光栅滤波器
• 5.3.2 偏振控制器
• 5.4 “8”字形腔被动锁模光纤激光器连续调谐实验研究
• 5.4.1 连续调谐输出光谱研究
• 5.4.2 锁模状态和输出功率研究
• 5.4.4 1051nm输出特性研究
• 5.5 小结
• 参考文献
• 第六章 注入脉冲对锁模启动影响的实验研究
• 6.1 引言
• 6.2 理论分析
• 6.3 实验研究及结果
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 总结与展望
• 7.1 主要工作总结
• 7.2 存在问题及解决方案
• 科研成果
• 发表文章
• 申请专利
• 致谢