1060nm啁啾可调谐方波脉冲光纤激光器研究

发布时间：2021-08-31 23:44

　　被动锁模光纤激光器具有很多特点,包括输出脉冲窄、转换效率高、时域稳定性好、成本较低以及体积轻巧等等。通过改变被动锁模激光器中（类）可饱和吸收体的透过特性可以实现对脉冲整形,得到边沿陡峭、顶部平坦的方波脉冲,其时域宽度具有很强的调谐能力,这种方波脉冲在高功率激光系统、全光信号处理、传感、遥感和激光微加工等领域中有着十分广泛的应用前景。然而,对方波光纤激光的啁啾特性研究却相对较少。目前只有耗散孤子共振（DSR）脉冲的啁啾特性拥有完善的研究。本文的主要内容是提出一种可调节生成耗散孤子共振（DSR）脉冲与随机啁啾脉冲的方波光纤激光器,并搭建一种全光纤啁啾测量系统来研究其输出啁啾特性。实验结果表明,通过对腔内偏振控制器（PC）进行调节可以产生DSR脉冲和随机啁啾方波脉冲。DSR脉冲光谱具有陡峭的边沿且光谱中央存在尖峰,脉冲中央部分为较小的线性啁啾,边缘部分为较大的非线性啁啾。随机啁啾脉冲的啁啾分布并无规律,改变泵浦功率也几乎对其光谱形状和光谱宽度不造成影响。本文的创新点是在不改变激光器结构的情况下下产生了耗散孤子共振脉冲以及随机啁啾方波脉冲,验证了改变初始腔参数可能会影响到方波脉冲的啁啾。 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１为根据等式（１．４）把满足上述条件的１００个纵模叠加所获得的模拟锁??模脉冲时域波形

冲的非线性偏振旋转，再经由光纤谐振腔内偏振相关隔离器时实现对脉冲强度的??选择性透过。??图１．３为主要ＮＰＲ锁模光纤激光器的构成图，包含了波分复用器（ＷＤＭ）、??掺杂光纤（ＤＦ）结合起到的放大器部分、输出稱合器（ｃｏｕｐｌｅｒ）以及由两个偏??振控制器（ＰＣ）和偏振相关隔离器（ＰＳ－ＩＳＯ）构成的起偏检偏结构。??ＤＦ??ｖｎ?〇、??ｃｏｕｐｌｅｒ??ＰＣ?ＰＳ－ＩＳＯ?ＰＣ??图１．３?ＮＰＲ被动锁模光纤激光器结构??在图１．３所述激光器腔内，脉冲经过腔内放大器后功率增大，再依次经过ＰＣ、??ＰＳ－ＩＳＯ、ＰＣ和ｃｏｕｐｌｅｒ循环一周。由于ＮＰＲ锁模是依据脉冲包络上偏振态分布??产生选择性透过，此外腔内放大器以及输出耦合器分别看作增益及损耗器件，一??般来说不会影响到脉冲偏振态。因此脉冲在腔内循环一周可以看作下述过程：脉??冲经ＰＳ－ＩＳＯ出后在单模光纤（ＳＭＦ）经历偏振态的旋转、演化；当脉冲循环一??周后再次到达ＰＳ?－?［ＳＯ时，偏振态的改变使得ＰＳ?－?ＩＳＯ对脉冲进行了选择性的透??过。通过调节ＰＣ使脉冲较强的部分的偏振态与ＰＳ?－?ＩＳＯ的偏振方向一致，可令脉??冲较强的部分透过ＰＳ?－丨ＳＯ；脉冲强度较弱的边缘部分则由于非线性引入偏振态??变化量更小，导致偏振态与ＰＳ?－?ＩＳＯ透过方向发生偏离，使得其大部分能量被损??耗。由此形成ＮＰＲ类可饱和吸收效应。??５?

?ｘ??图１．４?ＮＰＲ锁模激光器脉冲传输过程的简化模型??图１．４为ＮＰＲ锁模激光器脉冲传输过程的简化模型。其中Ｅ是光脉冲的电矢??量，Ｘ、ｙ分别对应于光纤的快轴和慢轴方向。光脉冲在先是经过ＰＳ－ＩＳＯ后得到??一个线偏光，光场仍为Ｅ，电矢量方向与ｘ轴之间的夹角为＆；经过一段ＳＭＦ传输??后，脉冲来到检偏器（Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ），?Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ的起振方向与ｘ轴之间的夹角为ａ２。??这样从检偏器入射的两个光场可表示为：??（?玛（ｔ）＝五⑴⑶叫？?ｅｘｐ?（―也）??｛￡■（（〇?＝?＿?ｅｘｐ?（－咏）？?ｅｘｐ?［－ｉ（Ａ０ｔ?＋?？??其中为进入检偏器之前的脉冲的ｘ轴分量产生的线性相移，是进入检??偏器之前的脉冲的ｙ轴分量与ｘ轴分量产生的线性相移，是ｙ轴分量与ｘ轴分??量之间产生非线性相移。??［?Ａ０Ｚ．?＝?（％?－?ｎｘ）ｊ３Ｌ??（Ａ０ＷＬ?＝?＾＾ａｒｃ〇ｓ－ａｉ）ｍ）＼＾Ｌ?＝?＿ｙｐ＾ｃ〇ｓ２ａｉ?（ｉ．ｉｉ）??其中ｎｙ、是ｙ轴和ｘ轴各自的线性折射率，／？是传输常数，Ｌ是光纤的长度。??巧是非线性折射率系数，户＾是入射光场强度，ｙ是ＳＭＦ的非线性系数。??光场经由Ｐｏｌａｒｉｚｅ输出的激光光场可写作：??￡＊＂⑴＝⑴?〇）ｓａ２?＋?ｆ；（ｔ）ｓｉｎａ

【参考文献】：
期刊论文
[1]调制滤波引起脉冲起伏研究[J]. 纪帆,许立新,王建军,郑欢,隋展,明海.  量子电子学报. 2008(04)
[2]时域延时多脉冲叠加平滑过程的分析[J]. 纪帆,隋展,李锋,李明中,王建军,林宏奂,谢建平,明海.  强激光与粒子束. 2006(03)



本文编号：3375840