基于微纳光纤的色散补偿及微环谐振腔的研究
发布时间：2022-01-26 04:40
微纳光纤（MNF）具有极低的损耗和较大的倏逝场,并且拥有不同于普通单模光纤的非线性和色散特性。这些性质使得微纳光纤在量子光学、非线性光学、光传感、光调制、光放大等方向具有潜在的应用价值,也吸引了众多学者的关注。本文从微纳光纤的特性与制备方法出发,重点探讨了微纳光纤两方面的应用:1.在锁模光纤激光器中的色散管理2.微环谐振腔的制作与研究。以下是论文的主要工作:1.搭建了一套拉锥系统,可以实现锥腰直径小于500nm,锥腰长度大于160mm,具有良好均匀性的微纳光纤的制备,且能将微纳光纤的插入损耗控制在0.2dB以内,具有很高的重复性。此外利用MATLAB对拉锥过程建模,建立了拉锥参数与所制备微纳光纤的对应关系。2.利用微纳光纤的色散补偿,实现了较短腔长下稳定的耗散孤子脉冲输出。首先利用COMSOL对微纳光纤的模场进行仿真,模拟得到微纳光纤的色散参量曲线。其次,搭建了单壁碳纳米管（SWCNT）锁模光纤激光器,并分别将0.695±0.06μm、0.852±0.06μm、0.896±0.06μm直径的微纳光纤接入所搭建的光纤激光器中,通过调整腔长,实现了耗散孤子脉冲、展宽脉冲以及传统孤子脉冲的输...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２掺Ｙｂ超快激光器示意图（ａ）、输出光谱（ｂ）以及自相关（ｃ）［３３］??除了色散菅理的应用之，也强一
浙江大学硕士学位论文??绪论??许多新的成果。??２０１８年，Ｗａｎｇ等人在基于非线性偏振演化的掺Ｙｂ光纤激光器中加入了??２５ｃｍ长，直径为小ｍ的微纳光纤。除了色散管理之外，微纳光纤的色散特性还??被用作腔外的去啁啾元件［３３］。如图１．２所示，在加入微纳光纤后可以观察到典??型的展宽脉冲的出现。??（ａ＞?９７６ｍ＿ｔ?，ｂ）?°?…ｗ—⑷。．８丨?Ｌ￣—?Ｗ＿ｄ？＿??■?￣ＨＨ＾?＾?－１０??Ｗｉｔｔｉ?ｄａｃｈｉｒｐ?＾?—?Ａｆｔｅｒ?ｄｅｃｈｉｒｐ??ｌ?；?ＷＤＭ＋ＩＳＯ?！?Ｅ?Ｄ?０．６?Ｕｌｌ??Ｉ！?！：?／＼?？０＜?ＪＡ??－ｔ?＾?＼?ＨＦ?＿丨＿??＇＂ＨＨＩＩ—■１０００?１０２０?＿?麵?１０８０?１１００?４’２?＿〇５?０〇?〇５??ｄｅ＾ｍｔｒａｉｔｏ?＿Ｉ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｄｅｌａｙ?（ｐｓ）??图１．２掺Ｙｂ超快激光器示意图（ａ）、输出光谱（ｂ）以及自相关（ｃ）［３３］??除了色散菅理的应用之外，微纳光纤也同时被用作是增强非线性的一个元件。??这是由于微纳光纤极小的尺寸会导致光场能量密度增加。??在文献Ｐ４］中，Ｙａｎｇ等人利用１８ｃｍ长，直径１．８＾ｍ的微纳光纤作为色散管??理以及非线性增强的元件，并用２ｐｍ直径，长为２２ｃｍ的微纳光纤来去啁啾，见??图１．３。这使其自相关曲线的脉冲持续时间由原先的７０ｆｓ变为了?６５ｆｓ，此时光谱??冤度为３７ｎｍ。??⑷?ｆ?＿?：：［?（ｂ）?ｊ＾＝＝｜?＿１°［Ｗ?Ａ??麵；ｆｆｌＵｔ??￣?＇誦■涵?１０４０?１卿觸剩测?００?＾．４?＾，．２?〇；？?〇；４??—？?Ｗａｖ
纳光纤环的技术，其插入损耗小于０．３％，Ｑ值达到了??２５０００［４１］。此外，将微纳光纤在低折射率的介质棒上缠绕多圈可以制得Ｍｕｌｔｉｃｏｉｌ??谐振腔，这一结构是由Ｓｕｍｅｔｓｋｙ在２００４年首次提出的［４２］，并于２００７制作出??来［４３］。在微纳光纤谐振腔的制作工艺方面，近年来研究者也取得了许多新的进??展［４４，?４５］。??Ａ１?￡?Ｌ〇〇Ｐ?Ｂ１?Ｋｎｏｔ?Ｃ１?Ｒｉｎｇ?〇１?Ｍｕｌｔｉｃｏｉｌ??ＪＬ?＾?ＳＬ??Ａ２＿?／?Ｂ２?Ｃ２?Ｄ２??图１．５不同种类的微纳光纤谐振腔：（Ａ）Ｌｏｏｐ型（Ｂ）Ｋｎｏｔ型（Ｃ）Ｒｉｎｇ型（Ｄ）Ｍｕｌｔｉｃｏｉｌ型??［４０］??早期的微环谐振腔多用在传感方向，近年来越来越多研究者利用微环高Ｑ值??的特点，也将其用于产生三次谐波、四波混频等非线性现象，并用于制作光学频??率梳和高重频激光器。??Ｉｓｍａａｅｌ等人［４６］在２０１２年提出了利用微纳光纤ｌｏｏｐ型谐振腔产生共振增强??型三次谐波如图１．６所示，这种结构相比普通的直型微纳光纤增强转化效率更大，??转化效率从直型的３Ｘ１０＂６升至１．８Ｘ１０－５。??（ａ）?ＴＨＧ?ｐｈａｓｅ（ｃ）?＾?ｎ?＝?ｉ．８ｘ１〇－５?ｒ，、－??ｍａｔｃｈｅｄ?ｍ?ｊ?Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?＾?－４４?（Ｌｏｏｐ?ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）??—、ｌｉｏｏｐｗ?ｊ＿４６．?Ｅｎｈ￣?ｉｎｃｒｅａ＾，ＯＯＰ?ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ??一?ｓ？每以?ｒ８??，??、、、ＣｏｕｐｌｉｎｇｒｃｇｉｏｎＯｊ?，／?｜?￣５°?ｎ?＝?３．〇ｘ１〇＊６?＋?一?师拼）??／Ｔ＿＼?＼．?，’?＾?－５
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene-decorated microfiber knot as a broadband resonator for ultrahigh-repetition-rate pulse fiber lasers[J]. MENG LIU,RUI TANG,AI-PING LUO,WEN-CHENG XU,ZHI-CHAO LUO. Photonics Research. 2018(10)
[2]Numerical simulation and temporal characterization of dual-pumped microringresonator-based optical frequency combs[J]. XIAOHONG HU,WEIQIANG WANG,LEIRAN WANG,WENFU ZHANG,YISHAN WANG,WEI ZHAO. Photonics Research. 2017(03)
[3]耗散孤子光纤激光器的研究进展和应用[J]. 刘雪明,毛东,王擂然. 科学通报. 2012(32)
本文编号：3609834
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２掺Ｙｂ超快激光器示意图（ａ）、输出光谱（ｂ）以及自相关（ｃ）［３３］??除了色散菅理的应用之，也强一
浙江大学硕士学位论文??绪论??许多新的成果。??２０１８年，Ｗａｎｇ等人在基于非线性偏振演化的掺Ｙｂ光纤激光器中加入了??２５ｃｍ长，直径为小ｍ的微纳光纤。除了色散管理之外，微纳光纤的色散特性还??被用作腔外的去啁啾元件［３３］。如图１．２所示，在加入微纳光纤后可以观察到典??型的展宽脉冲的出现。??（ａ＞?９７６ｍ＿ｔ?，ｂ）?°?…ｗ—⑷。．８丨?Ｌ￣—?Ｗ＿ｄ？＿??■?￣ＨＨ＾?＾?－１０??Ｗｉｔｔｉ?ｄａｃｈｉｒｐ?＾?—?Ａｆｔｅｒ?ｄｅｃｈｉｒｐ??ｌ?；?ＷＤＭ＋ＩＳＯ?！?Ｅ?Ｄ?０．６?Ｕｌｌ??Ｉ！?！：?／＼?？０＜?ＪＡ??－ｔ?＾?＼?ＨＦ?＿丨＿??＇＂ＨＨＩＩ—■１０００?１０２０?＿?麵?１０８０?１１００?４’２?＿〇５?０〇?〇５??ｄｅ＾ｍｔｒａｉｔｏ?＿Ｉ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｄｅｌａｙ?（ｐｓ）??图１．２掺Ｙｂ超快激光器示意图（ａ）、输出光谱（ｂ）以及自相关（ｃ）［３３］??除了色散菅理的应用之外，微纳光纤也同时被用作是增强非线性的一个元件。??这是由于微纳光纤极小的尺寸会导致光场能量密度增加。??在文献Ｐ４］中，Ｙａｎｇ等人利用１８ｃｍ长，直径１．８＾ｍ的微纳光纤作为色散管??理以及非线性增强的元件，并用２ｐｍ直径，长为２２ｃｍ的微纳光纤来去啁啾，见??图１．３。这使其自相关曲线的脉冲持续时间由原先的７０ｆｓ变为了?６５ｆｓ，此时光谱??冤度为３７ｎｍ。??⑷?ｆ?＿?：：［?（ｂ）?ｊ＾＝＝｜?＿１°［Ｗ?Ａ??麵；ｆｆｌＵｔ??￣?＇誦■涵?１０４０?１卿觸剩测?００?＾．４?＾，．２?〇；？?〇；４??—？?Ｗａｖ
纳光纤环的技术，其插入损耗小于０．３％，Ｑ值达到了??２５０００［４１］。此外，将微纳光纤在低折射率的介质棒上缠绕多圈可以制得Ｍｕｌｔｉｃｏｉｌ??谐振腔，这一结构是由Ｓｕｍｅｔｓｋｙ在２００４年首次提出的［４２］，并于２００７制作出??来［４３］。在微纳光纤谐振腔的制作工艺方面，近年来研究者也取得了许多新的进??展［４４，?４５］。??Ａ１?￡?Ｌ〇〇Ｐ?Ｂ１?Ｋｎｏｔ?Ｃ１?Ｒｉｎｇ?〇１?Ｍｕｌｔｉｃｏｉｌ??ＪＬ?＾?ＳＬ??Ａ２＿?／?Ｂ２?Ｃ２?Ｄ２??图１．５不同种类的微纳光纤谐振腔：（Ａ）Ｌｏｏｐ型（Ｂ）Ｋｎｏｔ型（Ｃ）Ｒｉｎｇ型（Ｄ）Ｍｕｌｔｉｃｏｉｌ型??［４０］??早期的微环谐振腔多用在传感方向，近年来越来越多研究者利用微环高Ｑ值??的特点，也将其用于产生三次谐波、四波混频等非线性现象，并用于制作光学频??率梳和高重频激光器。??Ｉｓｍａａｅｌ等人［４６］在２０１２年提出了利用微纳光纤ｌｏｏｐ型谐振腔产生共振增强??型三次谐波如图１．６所示，这种结构相比普通的直型微纳光纤增强转化效率更大，??转化效率从直型的３Ｘ１０＂６升至１．８Ｘ１０－５。??（ａ）?ＴＨＧ?ｐｈａｓｅ（ｃ）?＾?ｎ?＝?ｉ．８ｘ１〇－５?ｒ，、－??ｍａｔｃｈｅｄ?ｍ?ｊ?Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?＾?－４４?（Ｌｏｏｐ?ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）??—、ｌｉｏｏｐｗ?ｊ＿４６．?Ｅｎｈ￣?ｉｎｃｒｅａ＾，ＯＯＰ?ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ??一?ｓ？每以?ｒ８??，??、、、ＣｏｕｐｌｉｎｇｒｃｇｉｏｎＯｊ?，／?｜?￣５°?ｎ?＝?３．〇ｘ１〇＊６?＋?一?师拼）??／Ｔ＿＼?＼．?，’?＾?－５
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene-decorated microfiber knot as a broadband resonator for ultrahigh-repetition-rate pulse fiber lasers[J]. MENG LIU,RUI TANG,AI-PING LUO,WEN-CHENG XU,ZHI-CHAO LUO. Photonics Research. 2018(10)
[2]Numerical simulation and temporal characterization of dual-pumped microringresonator-based optical frequency combs[J]. XIAOHONG HU,WEIQIANG WANG,LEIRAN WANG,WENFU ZHANG,YISHAN WANG,WEI ZHAO. Photonics Research. 2017(03)
[3]耗散孤子光纤激光器的研究进展和应用[J]. 刘雪明,毛东,王擂然. 科学通报. 2012(32)
本文编号：3609834
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