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锁模脉冲掺铥光纤激光器研究

发布时间:2018-08-11 09:43
【摘要】:锁模脉冲掺铥光纤激光器产生的激光输出位于2μm波段。2μm激光对生物组织具有较强的穿透烧烛功能,因此2μm波段激光在医疗领域可作为微创激光手术刀对生物组织进行精确切割和凝结止血。用2μm波段掺铥脉冲光纤激光器作为泵浦源,硫化物、碲化物等中红外非线性光纤作为增益介质,还能够得到长波方向2.0~5.0μm波段的宽带超连续谱激光。该波段范围内的激光主要应用在探测有毒气体、激光雷达、光电对抗等方面,逐渐成为广大研究者热衷的新型激光光源。本论文重点研究了两种不同机理的被动锁模掺铥光纤激光器,进行了大量实验研究,实现了2μm波段脉冲激光以及多波长激光输出,介绍了具体的实验结构以及实验结果,主要的研究工作做出如下几点总结:1.设计并提出了基于非线性偏振旋转效应的锁模脉冲掺铥光纤激光器,分别实现了锁模脉冲激光输出和可调谐多波长激光输出。锁模脉冲宽度617ps,重复频率3.178MHz,可调谐多波长激光输出调谐范围33nm,波长数1-5个。分析了基于非线性偏振旋转效应的掺铥光纤激光器运行在被动锁模状态以及多波长状态下的工作原理。2.对传统的非线性偏振旋环形腔结构进行了改进,得到了可调谐脉冲激光输出。脉冲输出光谱中心波长从1835nm至1929nm可调谐,调谐范围达到94nm,脉冲的重复频率为3.085MHz,脉冲宽度为75ps。3.研究了基于非线性放大环形镜的耗散孤子共振掺铒光纤激光器,在未进行色撒补偿的腔内得到了耗散孤子共振方波脉冲激光输出。脉冲宽度从700ps展宽至3.7ns,单脉冲能量从5.2 nJ增加至27.4 nJ,脉冲重复频率为3.65MHz,输出光谱对应的中心波长为1572nm该结构具有良好的功率和波长稳定性。4.研究了基于非线性放大环形镜的锁模脉冲掺铥光纤激光器,实现了2μm波段锁模脉冲,脉冲重复频率4.23MHz,脉冲宽度73ps。
[Abstract]:The laser output from mode-locked pulse thulium doped fiber laser is at 2 渭 m band. 2 渭 m laser has strong function of penetrating candle burning to biological tissue. Therefore, 2 渭 m laser can be used as a minimally invasive laser scalpel for accurate cutting and coagulation of biological tissues in the medical field. Using thulium doped pulsed fiber laser at 2 渭 m band as pump source, medium infrared nonlinear fiber such as sulfides and telluride as gain medium, wideband supercontinuum laser with long wave direction of 2.0 渭 m and 5.0 渭 m can be obtained. The laser in this band is mainly used in the detection of toxic gases, lidar, optoelectronic countermeasures and so on, and has gradually become a new type of laser light source that researchers are keen on. In this paper, two kinds of passively mode-locked thulium doped fiber lasers with different mechanisms are studied, and a large number of experiments are carried out. The 2 渭 m band pulsed laser and multi-wavelength laser output are realized. The experimental structure and experimental results are introduced. The main research work is summarized as follows: 1. A mode-locked pulse thulium doped fiber laser based on nonlinear polarization rotation effect is designed and proposed. The output of mode-locked pulse laser and tunable multi-wavelength laser are realized respectively. The pulse width of mode-locked pulse is 617ps.The repetition rate is 3.178MHz. The tunable multi-wavelength laser output tunable range is 33nm and the number of wavelengths is 1-5. The principle of thulium doped fiber laser operating in passive mode-locked state and multi-wavelength state based on nonlinear polarization rotation effect is analyzed. The traditional nonlinear polarization ring resonator is improved and the tunable pulse laser output is obtained. The center wavelength of the pulse output spectrum is tunable from 1835nm to 1929nm, the tuning range is 94 nm, the repetition rate of the pulse is 3.085 MHz, and the pulse width is 75 ps.3. A dissipative soliton resonant erbium-doped fiber laser based on a nonlinear amplifying loop mirror is studied. A dissipative soliton resonant square wave pulse laser is obtained in a cavity without color scattering compensation. The pulse width is broadened from 700ps to 3.7 ns, the single pulse energy is increased from 5.2 NJ to 27.4 nJ, the pulse repetition rate is 3.65 MHz, and the central wavelength corresponding to the output spectrum is 1572nm. The structure has good power and wavelength stability. A mode-locked pulse thulium doped fiber laser based on nonlinear amplifying loop mirror is studied. The mode-locked pulse at 2 渭 m band with repetition rate of 4.23 MHz and pulse width of 73ps are realized.
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN248

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4 本报记者 胡Z,

本文编号:2176623


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