基于特种光纤光栅器件的锁模孤子光纤激光技术研究

发布时间：2018-01-10 22:13

  本文关键词：基于特种光纤光栅器件的锁模孤子光纤激光技术研究　出处：《浙江大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 光纤激光器 锁模技术 碳纳米管 长周期光纤光栅 啁啾光纤布拉格光栅

【摘要】：锁模光纤激光器作为重要的超短脉冲光源一直备受关注,并且在多个领域有着重要应用,其中包括光纤通信、生物医学以及光谱检测等。近年来,随着新型低维纳米材料不断涌现,锁模光纤激光器技术出现了重大革新,并朝着全光纤化、超短光脉冲以及超宽光谱方向发展。作为锁模技术的关键器件之一,低维纳米材料展现出其他材料难以企及的可饱和吸收特性,包括超快响应时间、可调控调制深度以及宽工作光谱范围。采用单个二维材料可饱和吸收器件,可以实现光纤激光器的宽光谱范围锁模。除可饱和吸收体之外,可调光谱滤波器是实现宽带波长调谐锁模光纤激光器的另一关键器件。而作为全光纤化光谱滤波器,光纤光栅得益于其全光纤化结构、低插入损耗以及低制备成本等优势在实现可调谐锁模光纤激光器中有着重要应用价值。本论文主要基于两类特种光纤光栅,即长周期光纤光栅(LPG)和啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)作为全光纤化滤波器件,同时采用碳纳米管(CNT)薄膜作为宽带可饱和吸收体,对多类全光纤化宽波长调谐范围锁模光纤激光器进行了研究,获得了多种波长连续可调的超短脉冲光源,并对输出的光波孤子特性进行了实验研究与理论分析。论文的主要工作内容包括以下几个方面：详细介绍了碳纳米管／聚乙烯醇薄膜的制备方法,通过将该薄膜插入光纤活动接头中实现了光纤化的碳纳米管宽带可饱和吸收器件,并对其非线性饱和吸收特性进行了测试和分析。讨论了相移型长周期光纤光栅的工作原理、刻写方法以及实验刻写平台,并且对不同参数的相移长周期光纤光栅进行了光谱测量和比较分析。基于长周期光栅的通带光谱特性,提出了一种适用于锁模光纤激光器的新型“W”形光纤光栅滤波器。并通过调控该滤波器的工作温度,实现了掺铒锁模光纤激光器的输出波长连续调谐,其调谐范围覆盖通信C和L波段。同时,还研究了相移长周期光纤光栅的光谱带宽对锁模脉冲输出光谱以及脉冲宽度的影响。基于相移型长周期光纤光栅的折射率响应特性,提出了一种新型光微流调控锁模光纤激光技术。其中,相移长周期光纤光栅被埋入自行制备的微流控芯片中,通过精密调节流体的折射率值,成功实现了对长周期光栅光谱的精细调控,从而获得了锁模光纤激光器输出波长的连续调谐。实验中还观察到了脉冲间距可变的束缚态光孤子对,并对其光谱和脉冲特性进行了测量与分析。详细介绍了啁啾光纤布拉格光栅的工作原理以及刻写技术,对获得的啁啾光栅进行了光谱测量以及时域特性计算分析。基于啁啾光纤布拉格光栅的宽带反射光谱以及反常色散特性,提出并实现了一种结构紧凑、高脉冲能量的孤子锁模光纤激光器,提高了反常色散域光孤子分裂的峰值功率阈值,获得了高于孤子面积理论极限的脉冲能量输出。同时还基于分布傅立叶数值计算方法,对锁模光孤子在光纤激光腔内的传输特性进行了理论仿真分析,讨论了啁啾布拉格光栅的脉冲展宽效应。通过将啁啾光纤布拉格光栅固定于聚合物三角悬臂梁结构中,基于布拉格光栅的应力响应特性,实现了一种紧凑型可调谐光纤滤波器件。将该光纤滤波器件引入非保偏和保偏光纤激光器结构中,分别获得了波长可调谐的矢量和标量孤子脉冲输出,同时还对相应孤子脉冲的偏振特性进行了测量和比较分析,另外还对矢量孤子的四波混频光谱边带进行了实验研究和理论仿真分析。
[Abstract]:This paper presents a new type " W " fiber grating filter for fiber laser with tunable wavelength tuning range , which is based on two kinds of special fiber gratings , such as long period fiber grating ( LPG ) and chirped fiber Bragg grating ( CFBG ) . The wavelength tunable vector and scalar soliton pulse output are obtained , and the polarization characteristics of the corresponding soliton pulses are measured and compared , and the experimental research and the theoretical simulation analysis are carried out on the four - wave mixing spectral sideband of the vector soliton .

【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248

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本文编号：1407000