掺铒光纤锁模激光宽带倍频的研究

发布时间：2017-08-23 08:07

  本文关键词：掺铒光纤锁模激光宽带倍频的研究

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【摘要】：啁啾脉冲放大(CPA)技术是产生超短超强激光脉冲的重要手段,在激光聚变快点火、宽光谱诊断和X射线激光等领域有重要应用,但是由于其种子源不稳定,限制了其应用范围。近年来,光纤锁模激光器由于结构紧凑、光束空间质量高、成本低廉等优点而受到广泛关注。其中,掺铒光纤锁模激光器输出激光的中心波长在1550nm附近,其倍频中心波长在775nm附近,与Ti:Sapphire激光器的中心波长相近,可以用来替代CPA系统中Ti:Sapphire振荡器,从而提高系统的稳定性和可靠性,这对于CPA技术的商用化和拓宽其应用领域具有重要意义。本文利用BBO晶体的折返点性质,围绕掺铒光纤锁模激光器系统的搭建和飞秒宽带倍频开展研究工作,主要研究内容包括以下几个方面:1.根据掺铒光纤锁模激光宽带倍频的设计参数和倍频耦合波方程,采用分步傅里叶算法对倍频耦合波方程进行了数值求解。详细分析了基频光的脉冲宽度、光谱宽度、倍频晶体厚度等因素对倍频光的谱宽和倍频效率的影响,提出了选择最佳倍频晶体尺寸的标准。2.基于非线性偏振旋转效应的原理,搭建并优化了全光纤掺铒光纤锁模激光器,获得了中心波长1560nm、谱宽30nm、脉宽200fs、重复频率80MHZ、平均功率大于100m W的飞秒激光。并创新的采用了啁啾镜对光纤激光器放大级的光进行了压缩,获得了无旁瓣的飞秒激光。3.采用单块BBO晶体对掺铒光纤锁模激光进行宽带倍频实验,获得了带宽16nm的倍频光输出,从实验上证实了BBO晶体是实现掺铒光纤锁模激光宽带倍频的一个很好的选择,并从实验上证实了晶体长度选择标准的可靠性。
【关键词】：掺铒光纤激光器 宽带倍频 折返点匹配 BBO晶体
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 掺铒光纤锁模激光宽带倍频的研究背景和意义9-10
• 1.2 掺铒光纤锁模激光宽带倍频的研究现状10-13
• 1.3 本论文研究的主要内容13-15
• 2. 掺铒光纤锁模激光宽带倍频的理论研究15-25
• 2.1 飞秒激光宽带倍频技术15-16
• 2.2 BBO晶体折返点性质16-17
• 2.3 倍频耦合波方程求解17-20
• 2.3.1 倍频耦合波方程17-19
• 2.3.2 耦合波方程的数值求解19
• 2.3.3 基本参数计算19-20
• 2.4 理论计算结果的分析20-24
• 2.4.1 倍频光光谱特性分析20-21
• 2.4.2 倍频光转换效率的分析21-22
• 2.4.3 提高倍频光谱带宽和转换效率方法的探讨22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 掺铒光纤锁模激光器的搭建25-41
• 3.1 掺铒光纤锁模激光器的原理及系统组成25-28
• 3.2 掺铒光纤锁模激光器的搭建28-39
• 3.2.1 基于NPR锁模的激光谐振腔28-31
• 3.2.2 展宽器31
• 3.2.3 放大器31-33
• 3.2.4 压缩器33-36
• 3.2.5 啁啾镜压缩实验36-39
• 3.3 掺铒光纤锁模激光器的输出参数和性能39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 掺铒光纤锁模激光宽带倍频的实验研究41-55
• 4.1 实验装置的搭建41-45
• 4.2 实验结果及讨论45-54
• 4.2.1 宽带倍频的实现45-46
• 4.2.2 宽带倍频的实现过程46-47
• 4.2.3 晶体长度对倍频影响的实验研究47-49
• 4.2.4 倍频转换带宽的影响因素49-51
• 4.2.5 倍频转换效率的影响因素51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 5 总结与展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-65
• 攻读硕士期间发表的学术论文65
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目65
• 攻读硕士学位期间参加的学术活动情况65

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本文编号：723900