基于SESAM被动调Q的双波长光纤激光器及光生毫米波应用研究
发布时间：2019-10-14 14:58
【摘要】：短脉冲光纤激光器以其简单、紧凑结构及成本低等优点在通信、工业、医疗和传感等领域有着非常重要的应用。本文对基于SESAM的被动调Q、锁模光纤激光器及调Q双波长光纤激光器及其光生可调谐毫米波应用方面进行研究。主要研究内容包括：1、基于Maxwell方程组导出时域中的非线性薛定谔方程(NLSE)。利用分步傅里叶方法数值模拟了损耗,色散及非线性效应对光纤中脉冲传输的影响,并得到了光纤中脉冲的演化图。考虑到光波的空域传输方程和光脉冲在色散介质中的时域演化方程具有相同的形式,类比研究了时域中色散和空域中衍射传输的特性。利用空域中空间位置、波数与时域中的时间、色散参量分别对应,得到了空域传输特性光斑半径、等相位曲率半径、空间角谱积、空间菲涅耳数、透镜的聚焦长度与时域传输特性脉宽、啁啾、时间带宽积、时域菲涅耳数、透镜聚焦时间的对应表达式。2、实验研究基于SESAM的环形腔被动调Q光纤激光器,得到了中心波长为1561.9nm,最大输出功率为8.37mW的调Q脉冲输出。当入纤泵浦光功率为46.75mW时,单脉冲能量为17.2nJ,脉冲宽度约为30/μs。脉冲重复频率随泵浦光功率变化,在1.72 kHz到7.95 kHz内可调,激光器的输出斜效率为29.4%。通过仔细调节偏振控制器,实验还观测到波长分别为1557.76nm和1560.16mm的双波长调Q脉冲,脉冲半高全宽度约为56μs。通过在调Q光纤激光器环形腔引入一个布拉格光纤光栅(FBG)作为色散补偿器件,实验研究了基于SESAM的被动锁模光纤激光器并对其输出特性进行分析。在泵浦光功率为110mW时得到了中心波长为1555.8nm,平均输出功率为316.1μW,3dB带宽为3.2nm的稳定孤子锁模光谱。实验环形腔总长约8m,对应锁模脉冲重复频率约25MHz。若输出脉冲为变换极限sech2脉冲,则脉冲宽度约为0.79ps,单脉冲能量为12.64pJ。3、提出并实验研究基于SESAM的被动调Q双波长掺铒光纤激光器,两个级联的布拉格光纤光栅和半导体可饱和吸收镜SESAM构成了激光器线性谐振腔。通过改变布拉格光纤光栅的温度,实验得到了稳定的调Q双波长脉冲。双波长调Q泵浦阂值约为110mW,实验测量得到了两组双波长调Q脉冲输出,波长分别为1549.69nm、1550.5nm和1548.2nm、1549.69nm,双波长调Q脉冲重复频率与布拉格光纤光栅的温度有关。在泵浦光功率为140mW时,得到了典型的双波长调Q脉冲,脉冲半高全宽约80μs,重复频率为8.50kH,单脉冲能量约为7.2nJ。利用该双波长调Q光纤激光器,提出并实验研究一种光生可调谐毫米波信号的新方法。通过改变布拉格光纤光栅的温度,实验得到波长间隔在0.24nm到0.66nm范围内可调的稳定调Q双波长脉冲,通过在光电探测器处差频后可得到对应频率在30GHz到82.5GHz内可调的毫米波信号。
【图文】：
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本文编号：2549312
【图文】：
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