GHz重频飞秒光纤激光产生、放大与非线性效应研究

发布时间：2020-06-09 11:43

【摘要】：高重频超短脉冲光纤激光已广泛应用于光频梳、光通信、非线性光学生物成像等方面,例如:高重频超快激光可提高信号速率和成像速度,降低荧光蛋白的光漂白和光损伤,显著提高生物成像质量。尽管通过谐波锁模和腔外重频加倍技术能够产生极高重频(100 GHz)激光,但与基模锁模实现高重频激光相比,具有强度和相位噪声高的缺点。主动锁模虽然也能获得较高重频,但是需要高频信号发生器或其它谐振腔外附加设备;另外主动锁模技术的脉冲整形能力有限,输出脉宽一般为ps量级。因此,本课题基于自主拉制的增益系数高达5.2 dB/cm的铒镱共掺磷酸盐光纤开展基频重复率大于GHz飞秒光纤激光的产生、放大以及非线性效应研究工作:(1)建立了1.5μm GHz重频飞秒光纤激光器的理论模型,实现了基频重复率从1 GHz到5 GHz的1.5μm飞秒光纤激光输出。提出了一种调谐激光器波长和重复频率的新方法,实现了激光峰值波长和重复频率在一定范围内同步调谐。并且通过谐振腔内复合滤波效应在3.2 GHz重频光纤激光器中发现了单孤子到脉冲束的转换状态。(2)开展了1.5μm GHz重频飞秒光纤激光的放大和脉冲压缩研究,实现了重复频率3.2 GHz、平均功率6.5 W、脉宽104 fs的超短脉冲激光输出,揭示了放大过程中光谱尖峰产生及脉冲压缩的机理,在此基础上,最终获得了重复频率3.2 GHz、平均功率2.5 W、脉冲宽度30 fs的激光输出;将此激光作为泵源抽运高非线性光纤,实现了一个倍频程从1000至2400 nm的超连续谱输出,同时实现了中心波长1.25μm、脉冲宽度92 fs、平均功率0.74 W的切伦科夫辐射(CR)飞秒脉冲输出。(3)利用3.2 GHz重频、6.1W的1.5μm飞秒激光泵浦周期极化铌酸锂(PPLN)晶体实现了中心波长800 nm、平均功率570 mW、脉冲宽度174 fs的二次谐波输出,倍频转化效率为16.5%,光斑轮廓呈现良好的基模分布,数值模拟结果与实验相一致。同时也观察到中心波长536.2 nm三次谐波输出和中心波长397.6 nm的四次谐波输出。
【图文】：

示意图,模型,示意图,锁模

得稳定的 GHz 重频直流锁模。，本章内容从 GHz 重频光纤激光器理论可饱和吸收体饱和能量、调制深度、增益形成的影响，明确实现直流锁模的关键因素数、增益带宽、滤波效应对脉冲形成的影实验中采用自主研发的高掺杂磷酸盐玻璃光增益系数压缩调 Q 不稳定性区间，，设计光锁模激光运转。激光器理论模型的建立纤激光器，分析其不稳定性机理可以为稳定讨论的‘不稳定性’ 是相对 CW 锁模这种调 Q 锁模，CW 锁模，脉动状态的形成区

激光谐振腔,带隙,放大图,相对位置

华南理工大学硕士学位论文高重频脉冲光纤激光器的等效环形腔模型。在模成的线性谐振腔等效为环形腔考虑[111]，如图 2-纤和 SESAM 的饱和能量被平均为 Eg= EG/ 2，E能量，其中参数值与具体使用的增益光纤类型（璃光纤）和商用 SESAM 的参数直接相关。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24

【参考文献】