基于正常色散有源光纤超短脉冲放大的理论研究

发布时间：2022-02-23 06:45

　　超短激光脉冲因其高重复率,宽光谱,高峰值功率等一系列显著优点,使其在军事、通信、医疗和精细加工等领域起了不可替代的作用,同时因其广阔的应用前景得到了研究者们极大的研究兴趣。但是在实际的研究和应用中的超短脉冲,往往需要极高的峰值功率,如果脉冲直接由激光器输出,对激光器的饱和吸收体的性能提出了极高的要求,一种有效的解决办法是基于光纤脉冲功率放大及再压缩。本论文针对超短脉冲的掺铒光纤放大建立了数值模型,结合掺铒光纤速率方程和超短脉冲传输方程利用软件MATLAB进行编程计算,并且对正常色散条件下的脉冲放大过程进行了详细的分析。在分析脉冲传输过程中考虑了实际增益光纤中增益谱的变化,获得了一些对研究脉冲放大器的有益结论。主要结论如下:（1）在基于正常色散光纤脉冲放大过程中,有限的增益带宽会限制抛物脉冲频谱展宽,并且破坏自相似脉冲的线性啁啾特性,使脉冲的前后沿不对称;种子脉冲中心频率的位移对脉冲放大输出波形和频谱产生明显影响,主要原因是掺铒光纤的增益谱与脉冲频谱相对位置的改变,会导致不同的脉冲频谱增益放大情况。（2）同样的种子脉冲能量,初始脉宽越窄输出脉冲能量越低,频谱也越窄,主要原因是在同样的增益... 

【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 论文研究的背景以及意义
    1.2 脉冲放大技术的研究进展
        1.2.1 超短脉冲的晶体放大研究进展
        1.2.2 超短脉冲的光纤放大研究进展
    1.3 论文的工作和研究内容
2 超短脉冲放大的基本理论和计算方法
    2.1 脉冲放大速率方程的导入
        2.1.1 速率方程基本理论的介绍
        2.1.2 掺铒光纤的放大原理
        2.1.3 掺铒光纤的速率方程的导入
    2.2 脉冲传输方程以及求解方法
        2.2.1 非线性薛定谔方程
        2.2.2 分步傅利叶解非线性薛定谔方程
    2.3 小结
3 正常色散有源光纤的超短脉冲放大理论研究和仿真
    3.1 脉冲在光纤中的传输
        3.1.1 正常色散光纤中的自相似传输
        3.1.2 正常色散光纤中的自相似传输的数值分析
        3.1.3 群色散导致的脉冲展宽
        3.1.4 自相位调制
    3.2 引入实际光纤速率方程的超短脉冲放大模型
        3.2.1 有无引入速率方程光纤放大器模型的区别
        3.2.2 引入速率方程的超短脉冲放大模型
    3.3 系统参数对增益光纤增益谱的影响
        3.3.1 光纤掺杂浓度对增益谱的影响
        3.3.2 泵浦功率对增益谱的影响
    3.4 全正常色散的增益光纤的超短脉冲放大数值仿真及分析
        3.4.1 增益带宽对输出特性的影响
        3.4.2 输入脉冲的中心频率对输出特性的影响
        3.4.3 增益形状对脉冲输出特性的影响
        3.4.4 初始脉冲宽度对输出特性的影响
        3.4.5 群速度色散对脉冲放大的影响
        3.4.6 非线性系数对输出特性的影响
        3.4.7 初始输入脉冲的啁啾对输出特性的影响
    3.5 本章小结
4 三阶色散对脉冲放大的影响
    4.1 包含三阶色散时的广义NLSE理论分析
    4.2 数值模拟三阶色散对自相似脉冲的影响
    4.3 光纤中群速度色散和非线性系数对三阶色散作用的影响
        4.3.1 光纤系统群速度色散对三阶色散作用的影响
        4.3.2 光纤放大系统的非线性系数三阶色散作用的影响
    4.4 本章小结
5 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3641085