基于非线性放大环形镜的全保偏锁模激光器重复频率提升机制的研究
发布时间：2022-01-27 03:44
锁模光纤激光器在近年来备受关注,因为它可以产生具有高峰值功率和短脉冲持续时间的光脉冲,可以作为未来超高速,大容量,长距离光纤系统的理想光源。激光器的稳定性和输出脉冲的重复频率是衡量激光器性能的重要指标。在常见的被动锁模激光器中,基于非线性放大环形镜的锁模激光器由于可以实现全保偏光纤结构而对外部环境不敏感,可以满足输出稳定脉冲的条件。然而,在提高非线性放大环形镜激光器输出脉冲的重复频率这一方向上,到目前为止还没有报道具有高（>20MHz）重复频率的保偏8字腔激光器。因此,为了能进一步提高8字腔光纤激光器的重复频率,本文在以上的基础上首先研究通过缩短激光器腔长来提高激光器输出脉冲重复频率这一方案的可行性,其次在8字腔激光器的次环中引入在1550nm波长附近有很大的正色散系数的色散补偿光纤,最终成功得到重复频率为20.38MHz、脉宽为590fs的稳定脉冲输出。论文的主要研究工作以及获得的成果如下:1.分析了非线性放大环形镜激光器的锁模原理,基于此模型,在光路结构中的主环中加入色散补偿光纤搭建了8字腔的全保偏被动锁模激光器,得到了重复频率为12MHz,脉宽为1.6ps的稳定脉冲输出。2...
【文章来源】：北京邮电大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１改进８字腔锁模激光器丨３２】??２０１６年美国的１ＭＲＡ公司提到了重复频率为８３ＭＨｚ的全保偏９字腔掺铒??光纤激光器，此激光器的定时抖动为４０ａｓ（１０ｋＨｚ－１０ＭＨｚ）［３３］
?／?波分１￡川器??Ｉ?／??图１－１改进８字腔锁模激光器丨３２】??２０１６年美国的１ＭＲＡ公司提到了重复频率为８３ＭＨｚ的全保偏９字腔掺铒??光纤激光器，此激光器的定时抖动为４０ａｓ（１０ｋＨｚ－１０ＭＨｚ）［３３］。同年俄罗斯的??Ｂｏｒｏｄｋｉｎ等人展示了他们使用掺镱光纤搭建的两个稳定脉冲输出的全保偏激光??器，输出脉冲分别具有６４０ｐｓ和８５ｐｓ的脉冲宽度，脉冲宽度８５ｐｓ的脉冲具有??〇．７ｎＪ的脉冲能量和５ＭＨｚ的重复频率！３４］。２０１６年，还报道了一种具有１０．４４ＭＨｚ??重复频率的自启动锁模輯惨杂非线性放大环形镜（ＮＡＬＭ，Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ??Ｌｏｏｐ?Ｍｉｒｒｏｒ）激光器１气２０１７年北京大学Ｇｕａｎｙｕ?Ｌｉｕ等人报道了重复频率为??３１３ＭＨｚ的掺镱锁模光纤激光器，包含相位偏置非线性放大环形镜结构，并利??用了腔内色散补偿机制［３６＞。??ｆｔ?＇／?彼动光纤》．??Ｖｉ—）?＜：＞；?＼?／??图１－２全保偏８字腔锁模激光器的实验原理图Ｍ??６??
?２０１８年中科院的石俊凯等人提出了在全保偏激光器的ＮＯＬＭ环中的光纤??的一段引入分光比为１０：９０的耦合器的实验方案，实验原理图如图１－２所示，??这种激光器得到了重复频率为３．６３ＭＨｚ的脉冲输出［３７］。同年，Ｐ．Ｂｏｗｅｎ等人报??道，基于铒的非线性放大环形镜８字腔激光器具有７．９ＭＨｚ的重复频率实??验原理图如图丨－３所示。??＼波分龍器?賴光纤??带乂＇?ｉｉ－：＼??ｒ?一、、??滤?散＾＿－１??ｍ?Ｖ?光??器?纤??耦?陷??＾?Ｖ?ｖｖｊｒａ??＾?＾??＼?耦介器?／??光?ｉ??／?波分ｉｉ川器??图１－３?Ｐ．Ｂｏｗｅｎ等人搭建的非线性放大环形镋８字腔激光器間??表丨－丨不同的锁模方式的激光器目前输出脉冲的重复频率对比??锁模方式?重复频率??ＳＥＳＡＭ?？３ＧＨｚ??ＮＰＲ?－５００ＭＨｚ??ＮＯＬＭ（９?字腔）?￣３００ＭＨｚ??ＮＯＬＭ（８?字腔）?？１０ＭＨｚ??而为了提高被动锁模激光器输出脉冲的重复频率，国内外在三种常见的被??动锁模激光器方向上都有着相应的研宄，表卜１展示了常见的几种锁模方式的??激光器目前输出脉冲的重复频率的情况。在基于可饱和吸收体（ＳＥＳＡＭ，??Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｓａｔｕｒａｂｌｅ?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?Ｍｉｒｒｏｒ）的锁模激光器方而，由于激光器的??线性结构，较容易实现高重复频率脉冲输出。２０１３年Ｔｏｎｇ?Ｙａｎｇ等人利用可饱??和吸收体锁模原理搭建的环形腔激光器输出了重复频率为５００ＭＨｚ的脉冲［３９】。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]All-polarization-maintaining figure-eight Er-fiber ultrafast laser with a bidirectional output coupler in the loss-imbalanced nonlinear optical loop mirror[J]. 石俊凯,黎尧,高书苑,潘映伶,王国名,纪荣祎,周维虎. Chinese Optics Letters. 2018(12)
[2]Compact 517 MHz soliton mode-locked Er-doped fiber ring laser[J]. Jian Zhang,Ziyun Kong,Yizhou Liu,Aimin Wang,Zhigang Zhang. Photonics Research. 2016(01)
[3]改进的非线性放大环形镜锁模激光器研究[J]. 周晓康,宋有建,廖若宇,刘博文,胡明列,柴路,王清月. 中国激光. 2015(12)
硕士论文
[1]高重频低抖动的锁模光纤激光器的研究[D]. 黄林豪.北京邮电大学 2018
[2]非线性放大环形镜的超快光纤激光器的研究[D]. 沈园园.北京邮电大学 2018
[3]基于非线性光学环镜的全保偏光纤激光器研究[D]. 武文爵.北京邮电大学 2017
本文编号：3611694
【文章来源】：北京邮电大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１改进８字腔锁模激光器丨３２】??２０１６年美国的１ＭＲＡ公司提到了重复频率为８３ＭＨｚ的全保偏９字腔掺铒??光纤激光器，此激光器的定时抖动为４０ａｓ（１０ｋＨｚ－１０ＭＨｚ）［３３］
?／?波分１￡川器??Ｉ?／??图１－１改进８字腔锁模激光器丨３２】??２０１６年美国的１ＭＲＡ公司提到了重复频率为８３ＭＨｚ的全保偏９字腔掺铒??光纤激光器，此激光器的定时抖动为４０ａｓ（１０ｋＨｚ－１０ＭＨｚ）［３３］。同年俄罗斯的??Ｂｏｒｏｄｋｉｎ等人展示了他们使用掺镱光纤搭建的两个稳定脉冲输出的全保偏激光??器，输出脉冲分别具有６４０ｐｓ和８５ｐｓ的脉冲宽度，脉冲宽度８５ｐｓ的脉冲具有??〇．７ｎＪ的脉冲能量和５ＭＨｚ的重复频率！３４］。２０１６年，还报道了一种具有１０．４４ＭＨｚ??重复频率的自启动锁模輯惨杂非线性放大环形镜（ＮＡＬＭ，Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ??Ｌｏｏｐ?Ｍｉｒｒｏｒ）激光器１气２０１７年北京大学Ｇｕａｎｙｕ?Ｌｉｕ等人报道了重复频率为??３１３ＭＨｚ的掺镱锁模光纤激光器，包含相位偏置非线性放大环形镜结构，并利??用了腔内色散补偿机制［３６＞。??ｆｔ?＇／?彼动光纤》．??Ｖｉ—）?＜：＞；?＼?／??图１－２全保偏８字腔锁模激光器的实验原理图Ｍ??６??
?２０１８年中科院的石俊凯等人提出了在全保偏激光器的ＮＯＬＭ环中的光纤??的一段引入分光比为１０：９０的耦合器的实验方案，实验原理图如图１－２所示，??这种激光器得到了重复频率为３．６３ＭＨｚ的脉冲输出［３７］。同年，Ｐ．Ｂｏｗｅｎ等人报??道，基于铒的非线性放大环形镜８字腔激光器具有７．９ＭＨｚ的重复频率实??验原理图如图丨－３所示。??＼波分龍器?賴光纤??带乂＇?ｉｉ－：＼??ｒ?一、、??滤?散＾＿－１??ｍ?Ｖ?光??器?纤??耦?陷??＾?Ｖ?ｖｖｊｒａ??＾?＾??＼?耦介器?／??光?ｉ??／?波分ｉｉ川器??图１－３?Ｐ．Ｂｏｗｅｎ等人搭建的非线性放大环形镋８字腔激光器間??表丨－丨不同的锁模方式的激光器目前输出脉冲的重复频率对比??锁模方式?重复频率??ＳＥＳＡＭ?？３ＧＨｚ??ＮＰＲ?－５００ＭＨｚ??ＮＯＬＭ（９?字腔）?￣３００ＭＨｚ??ＮＯＬＭ（８?字腔）?？１０ＭＨｚ??而为了提高被动锁模激光器输出脉冲的重复频率，国内外在三种常见的被??动锁模激光器方向上都有着相应的研宄，表卜１展示了常见的几种锁模方式的??激光器目前输出脉冲的重复频率的情况。在基于可饱和吸收体（ＳＥＳＡＭ，??Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｓａｔｕｒａｂｌｅ?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?Ｍｉｒｒｏｒ）的锁模激光器方而，由于激光器的??线性结构，较容易实现高重复频率脉冲输出。２０１３年Ｔｏｎｇ?Ｙａｎｇ等人利用可饱??和吸收体锁模原理搭建的环形腔激光器输出了重复频率为５００ＭＨｚ的脉冲［３９】。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]All-polarization-maintaining figure-eight Er-fiber ultrafast laser with a bidirectional output coupler in the loss-imbalanced nonlinear optical loop mirror[J]. 石俊凯,黎尧,高书苑,潘映伶,王国名,纪荣祎,周维虎. Chinese Optics Letters. 2018(12)
[2]Compact 517 MHz soliton mode-locked Er-doped fiber ring laser[J]. Jian Zhang,Ziyun Kong,Yizhou Liu,Aimin Wang,Zhigang Zhang. Photonics Research. 2016(01)
[3]改进的非线性放大环形镜锁模激光器研究[J]. 周晓康,宋有建,廖若宇,刘博文,胡明列,柴路,王清月. 中国激光. 2015(12)
硕士论文
[1]高重频低抖动的锁模光纤激光器的研究[D]. 黄林豪.北京邮电大学 2018
[2]非线性放大环形镜的超快光纤激光器的研究[D]. 沈园园.北京邮电大学 2018
[3]基于非线性光学环镜的全保偏光纤激光器研究[D]. 武文爵.北京邮电大学 2017
本文编号：3611694
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