基于非线性多模干涉效应的全光纤锁模激光技术研究

发布时间：2024-11-30 11:08

　　自1966年被DeMaria及Stetser等人在钕玻璃激光器中首次实现后,锁模激光脉冲因其超短持续时间、高峰值功率、宽光谱带宽和高光束质量等优良、迷人的特性受到了材料学、生物医学、光子学等领域研究人员的青睐。锁模光纤激光器作为许多光子系统的基本构件,已成功应用于工业、医疗和科学研究中,也为光子系统的高集成度提供了新的机遇和挑战。作为实现锁模的关键器件,饱和吸收体的发展和需求也遇到了新的难题和瓶颈。近年来,非线性开关技术,特别是多模光纤中的非线性多模干涉(nonlinear multimode interference,NL-MMI)效应为饱和吸收体的高损伤阈值和高集成度的实现带来了福音。本论文以被动锁模光纤激光器为载体,系统地研究了NL-MMI效应的饱和吸收特性,从理论、数值模拟和实验方面证明了基于NL-MMI效应实现稳定锁模的技术方法,并得到了高能量的锁模脉冲。最后,实验上发现了“怪波”、多峰脉冲等特殊的非线性现象,数值模拟了偏振模色散对脉冲能量和包络特性的调控机制。本论文的主要研究内容包括:1.实现了基于NL-MMI效应的的调Q锁模光纤激光脉冲输出,研究了调控锁模脉冲稳定性的技术方...

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1被动锁模光纤激光器的（a）结构示意图和（b）饱和吸收体作用[1]

基于非线性多模干涉效应的全光纤锁模激光技术研究2目前，锁模光纤激光器主要朝着以下几个方向发展：1、获得1飞秒或阿秒量级超短脉冲；超短的脉冲时间可以提高对复杂化学反应、分子运动捕获等领域中的超快时间分辨。2、提高集成度；通信数据速率的提高，提升了对光通信系统的集成度的需求。3、提升....

图1.2（a）SESAMs结构[78]和（b）饱和吸收特性

第1章绪论31.2.2被动锁模器件饱和吸收体SA是一个强度相关的损耗元件，对经过的激光进行幅度上的调制，如图1.1（b）所示。脉冲中心峰值部分的强度很容易使SA达到饱和，所以相对损耗较小；而低强度的脉冲尾部的大部分能量因不足以使SA完全饱和被吸收掉。饱和吸收体的关键性参数包括：饱....

图1.3基于NPR技术的饱和吸收工作原理简图

利用SESAMs和非线性放大环形镜结构在1920nm附近得到了230fs的超短脉冲[83]。由于SESAMs在实际应用中的局限性[35-37,79]，需要寻找可替代的简易、价廉和宽带的饱和吸收体。在光纤中自相位调制（self-phasemodulation,SPM）作用下，脉冲的....

图1.4（a）基于SWCNT的锁模光纤激光器结构；（b）输出脉冲的光谱和自相关特性[91]

第1章绪论5输出。SWCNT饱和吸收体制作简单、工作波长范围宽、易与光纤耦合以及偏振无关的特性受到了研究者的青睐[11,40,92]。图1.4（a）基于SWCNT的锁模光纤激光器结构；（b）输出脉冲的光谱和自相关特性[91]。Figure1.4(a)Schematicsofmod....

本文编号：4012976