高功率、高脉冲质量全光纤飞秒激光放大系统的研究
发布时间：2021-05-27 08:34
保偏大模场双包层掺镱光纤具有较大的芯径、优良的偏振保持特性、易与其他光纤实现低损熔接等优点,是实现飞秒激光放大器全光纤化的理想增益介质。光纤啁啾脉冲放大技术在保证系统全光纤化的同时,可以进一步提升光纤放大器输出的平均功率。本论文旨在搭建高功率、高脉冲质量、稳定性良好的全光纤飞秒激光放大系统,利用掺镱保偏大模场双包层光纤作为增益介质,针对光纤啁啾脉冲放大技术中的三阶色散补偿问题进行了数值和实验研究,实现了系统的三阶色散匹配,有效地提升了输出脉冲质量。同时本论文围绕光纤飞秒激光放大系统的关键技术和工艺进行了研究,提出并验证了相关问题的解决方案,保证了系统的高功率稳定运转,实现了激光系统的样机化。本论文主要工作概括如下:一、基于非线性薛定谔方程和速率方程,建立脉冲啁啾放大过程数值模型;利用分步傅立叶方法求解数值模型,分析了FCPA系统中三阶色散的积累对输出脉冲形状的影响,并证明了采用混合展宽器可以有效提高输出脉冲质量。二、实验中基于光纤啁啾脉冲放大技术,研究不同三阶色散对于输出脉冲形状的影响,利用负三阶色散光纤对系统三阶色散进行补偿,使得优化后系统内部的三阶色散量趋近于零,最终获得了重复频率...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 超短脉冲激光器的发展
1.2 光纤飞秒激光放大技术的发展
1.2.1 主振荡功率放大
1.2.2 啁啾脉冲放大技术
1.2.3 非线性放大技术
1.2.4 自相似放大技术
1.2.5 整形放大技术
1.3 色散补偿技术
1.3.1 棱镜对
1.3.2 光栅对
1.3.3 啁啾镜对
1.3.4 G-T镜对
1.4 光纤飞秒激光器市场调研
1.4.1 国外典型光纤飞秒激光器企业市场调研
1.4.2 国内光纤飞秒激光器市场调研
1.5 本文的研究工作与内容
第2章 超短脉冲在光纤中传输的理论模型
2.1 光纤中脉冲传输的非线性薛定谔方程推导
2.2 分步傅里叶算法
2.3 影响光脉冲传输的因素
2.3.1 光纤的损耗与增益
2.3.2 群速度色散
2.3.3 高阶色散
2.4 自相位调制效应
2.5 本章小结
第3章 基于三阶色散补偿的光纤飞秒激光放大系统的研究
3.1 啁啾脉冲放大数值模拟
3.1.1 脉冲在光纤展宽器中的数值模型
3.1.2 脉冲在光纤放大器中的数值模型
3.1.3 三阶色散的影响
3.2 普通展宽器实验研究
3.2.1 实验装置
3.2.2 实验结果及分析
3.3 混合展宽器研究
3.3.1 混合展宽器的设计
3.3.2 实验装置
3.3.3 实验结果及分析
3.4 本章小结
第4章 高功率全光纤飞秒激光放大器关键技术
4.1 光纤端帽的设计
4.2 光纤关键点熔接
4.2.1 增益光纤与合束器熔接
4.2.2 光纤输出端与端帽的熔接
4.3 激光器系统热管理技术
4.4 输出式高功率全光纤飞秒激光放大系统
4.5 本章小节
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
发表论文与科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高功率全光纤啁啾脉冲放大激光系统[J]. 黄志华,许党朋,林宏奂,李琦,田小程,张锐,邓颖,王建军,李明中,粟敬钦,郑万国. 强激光与粒子束. 2014(09)
[2]多波长飞秒激光激发下GaAs纳米线SHG特性研究[J]. 张晓青,贺号,胡明列,颜鑫,张霞,任晓敏,王清月. 物理学报. 2013(07)
[3]飞秒激光器中超宽带色散补偿啁啾镜对的设计[J]. 牛海亮,章岳光,沈伟东,余鹏,李旸晖,刘旭. 物理学报. 2012(01)
[4]高功率飞秒脉冲光纤激光系统[J]. 杨康文,郝强,李文雪,曾和平. 红外与激光工程. 2011(07)
[5]宽带啁啾光脉冲在CPA激光系统中的非线性传输[J]. 马再如,吉驭嫔,王树德,徐竞跃. 西华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[6]高功率掺镱双包层光纤激光器中光纤损伤及其理论分析[J]. 韩旭,冯国英,韩敬华,张秋慧,李尧,张大勇. 光子学报. 2009(10)
[7]基于光子晶体光纤飞秒激光放大器的微纳加工系统[J]. 巫殷忠,刘博文,宋有建,胡明列,贾威,王清月. 中国激光. 2008(07)
[8]39 fs,16W全光子晶体光纤飞秒激光系统[J]. 刘博文,胡明列,宋有建,柴路,王清月. 中国激光. 2008(06)
[9]增益饱和在啁啾脉冲放大中的影响[J]. 李传东,张正泉,徐至展. 光学学报. 1996(03)
[10]脉冲碰撞锁模环形染料激光器的研究[J]. 王清月,邢歧荣,向望华,龚正烈,章若冰,张忱. 光学学报. 1986(04)
本文编号：3207257
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 超短脉冲激光器的发展
1.2 光纤飞秒激光放大技术的发展
1.2.1 主振荡功率放大
1.2.2 啁啾脉冲放大技术
1.2.3 非线性放大技术
1.2.4 自相似放大技术
1.2.5 整形放大技术
1.3 色散补偿技术
1.3.1 棱镜对
1.3.2 光栅对
1.3.3 啁啾镜对
1.3.4 G-T镜对
1.4 光纤飞秒激光器市场调研
1.4.1 国外典型光纤飞秒激光器企业市场调研
1.4.2 国内光纤飞秒激光器市场调研
1.5 本文的研究工作与内容
第2章 超短脉冲在光纤中传输的理论模型
2.1 光纤中脉冲传输的非线性薛定谔方程推导
2.2 分步傅里叶算法
2.3 影响光脉冲传输的因素
2.3.1 光纤的损耗与增益
2.3.2 群速度色散
2.3.3 高阶色散
2.4 自相位调制效应
2.5 本章小结
第3章 基于三阶色散补偿的光纤飞秒激光放大系统的研究
3.1 啁啾脉冲放大数值模拟
3.1.1 脉冲在光纤展宽器中的数值模型
3.1.2 脉冲在光纤放大器中的数值模型
3.1.3 三阶色散的影响
3.2 普通展宽器实验研究
3.2.1 实验装置
3.2.2 实验结果及分析
3.3 混合展宽器研究
3.3.1 混合展宽器的设计
3.3.2 实验装置
3.3.3 实验结果及分析
3.4 本章小结
第4章 高功率全光纤飞秒激光放大器关键技术
4.1 光纤端帽的设计
4.2 光纤关键点熔接
4.2.1 增益光纤与合束器熔接
4.2.2 光纤输出端与端帽的熔接
4.3 激光器系统热管理技术
4.4 输出式高功率全光纤飞秒激光放大系统
4.5 本章小节
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
发表论文与科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高功率全光纤啁啾脉冲放大激光系统[J]. 黄志华,许党朋,林宏奂,李琦,田小程,张锐,邓颖,王建军,李明中,粟敬钦,郑万国. 强激光与粒子束. 2014(09)
[2]多波长飞秒激光激发下GaAs纳米线SHG特性研究[J]. 张晓青,贺号,胡明列,颜鑫,张霞,任晓敏,王清月. 物理学报. 2013(07)
[3]飞秒激光器中超宽带色散补偿啁啾镜对的设计[J]. 牛海亮,章岳光,沈伟东,余鹏,李旸晖,刘旭. 物理学报. 2012(01)
[4]高功率飞秒脉冲光纤激光系统[J]. 杨康文,郝强,李文雪,曾和平. 红外与激光工程. 2011(07)
[5]宽带啁啾光脉冲在CPA激光系统中的非线性传输[J]. 马再如,吉驭嫔,王树德,徐竞跃. 西华大学学报(自然科学版). 2010(02)
[6]高功率掺镱双包层光纤激光器中光纤损伤及其理论分析[J]. 韩旭,冯国英,韩敬华,张秋慧,李尧,张大勇. 光子学报. 2009(10)
[7]基于光子晶体光纤飞秒激光放大器的微纳加工系统[J]. 巫殷忠,刘博文,宋有建,胡明列,贾威,王清月. 中国激光. 2008(07)
[8]39 fs,16W全光子晶体光纤飞秒激光系统[J]. 刘博文,胡明列,宋有建,柴路,王清月. 中国激光. 2008(06)
[9]增益饱和在啁啾脉冲放大中的影响[J]. 李传东,张正泉,徐至展. 光学学报. 1996(03)
[10]脉冲碰撞锁模环形染料激光器的研究[J]. 王清月,邢歧荣,向望华,龚正烈,章若冰,张忱. 光学学报. 1986(04)
本文编号：3207257
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