1.0μm波段高功率宽光谱方波光纤激光器研究

发布时间：2017-04-25 13:18

  本文关键词：1.0μm波段高功率宽光谱方波光纤激光器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,光纤激光器凭借其效率高、结构紧凑、工作性能稳定等优点,在科学研究以及工业生产中获得了越来越广泛的应用。利用锁模光纤激光器产生的纳秒方波脉冲,以其在时域与频域上所具有的独特性质,在通信、激光显示、医疗等领域以及对方波脉冲形成的基本原理的研究中引起人们越来越多的关注。本论文的工作主要围绕1.0微米波段的纳秒方波脉冲光纤激光器展开,主要研究了光纤激光器中高功率输出以及其在频域与时域上的特性。具体研究成果如下：1. 实验采用非线性光学环形镜(NOLM)结构,利用全保偏光纤,获得了宽光谱、输出功率稳定的掺镱锁模光纤激光器。输出锁模脉冲的中心波长为1080.14nm,3 dB光谱宽度达到了20.29 nm,脉冲重复频率为3.28 MHz,单脉冲宽度为848 ps。通过对980 nm泵浦光在300 mW至380 mW进行调节,获得了输出功率从6 mW至7.12 mW的线性变化。2. 实验基于非线性放大环形镜(NALM)结构,利用高功率915 nm半导体激光器作为泵浦源,双包层掺镱光纤作为增益介质,获得了3 dB光谱宽度6.5nm,激光器工作中心波长1083.65 nm,最大平均输出功率1.31 W,脉冲峰值功率40 W的纳秒方波脉冲输出。脉冲宽度在4.79 ns到14.43 ns之间连续可调。3.实验通过改变NALM环中单模光纤的长度,在比较大的腔长范围里获得了较稳定的方波脉冲输出,同时观察到激光器的输出光谱随着NALM环中单模光纤长度的增加发生明显窄化的过程,3 dB光谱宽度由6.5 nm变至0.08 nm。本论文的主要创新点：1. 区别于常见的利用非线性偏振旋转(NPR)的结构和掺铒光纤来获得在1.5微米波段的方波脉冲,提出利用具有高吸收效率的双包层掺镱光纤来获得高功率的方波脉冲输出,并且在1.0微米波段首次获得了3 dB光谱宽度为6.5nm的宽光谱输出。2.提出并实现了通过改变NALM环中的不对称性,使得方波脉冲输出的3 dB光谱宽度既可以宽至6.5 nm,也可以窄至0.08 nm。同时获得的方波脉冲的稳定性也较好。
【关键词】：光纤激光器 高功率 宽光谱 方波脉冲 双包层掺镱光纤
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 光纤激光器简介10-17
• 1.1.1 光纤激光器发展历史10
• 1.1.2 光纤激光器基本原理与分类10-13
• 1.1.3 光纤激光器的应用与发展13-17
• 1.2 高功率掺镱光纤激光器研究进展及意义17-19
• 1.2.1 国内外的研究进展17-18
• 1.2.2 研究高功率掺镱光纤激光器的意义18-19
• 1.3 本论文研究内容与章节安排19-20
• 参考文献20-24
• 第二章 锁模光纤激光器理论与实验研究24-44
• 2.1 锁模的物理机制24-26
• 2.2 主动锁模光纤激光器26-27
• 2.3 被动锁模光纤激光器27-35
• 2.3.1 可饱和吸收体27-29
• 2.3.2 非线性偏振旋转(NPR)29-31
• 2.3.3 非线性放大环形镜(NALM)31-33
• 2.3.4 其他锁模技术33-35
• 2.4 基于NOLM的全保偏掺镱锁模光纤激光器实验研究35-39
• 2.5 光纤中色散和非线性效应对锁模过程的影响39-41
• 2.6 本章小结41-42
• 参考文献42-44
• 第三章 纳秒方波脉冲光纤激光器研究44-56
• 3.1 纳秒方波脉冲光纤激光器的理论分析44-51
• 3.1.1 Sagnac环的基本原理44-46
• 3.1.2 NALM腔中方波脉冲产生的原理46-48
• 3.1.3 NPR腔中方波脉冲产生的原理48-49
• 3.1.4 耗散孤子谐振效应(DSR)49-51
• 3.2 方波脉冲光纤激光器的实验研究51-52
• 3.3 本章小结52-53
• 参考文献53-56
• 第四章 基于NALM的高功率掺镱方波光纤激光器实验研究56-66
• 4.1 高功率宽光谱掺镱方波光纤激光器研究背景56
• 4.2 双包层掺镱光纤简介56-57
• 4.3 高功率宽光谱掺镱方波光纤激光器实验装置57-58
• 4.4 实验结果与分析58-64
• 4.5 本章小结64-65
• 参考文献65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果68-70
• 致谢70

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