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《北京邮电大学》 2017年
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基于915 nm单模泵浦的全正色散掺镱光纤飞秒激光器研究

易圣杰  
【摘要】:近几年来,由于可以在光纤放大系统和固体激光器中作为种子光源,出射中心波长在976nm附近的光纤飞秒激光器引起部分学者的注意。通过光学倍频技术,976 nm激光可以进一步转化为488 nm激光,而这使得在通信和海洋探索等领域替换低效的氩离子激光器成为可能。这些应用,使得中心波长工作在976 nm附近的光纤飞秒激光器的研究具有很重要的现实意义。本论文的主要内容就是探索如何使得以掺镱光纤作为增益介质的光纤激光器在976nm处实现锁模,其主要分为以下几个部分:第一部分分析了掺镱光纤激光器在976nm处实现锁模的理论基础,论证了其实现的可能性。基于镱离子的吸收截面和发射截面,分析得到了在976 nm处实现激光振荡需要解决的两个关键性问题.:一是抑制镱离子的四能级起振,二是避免产生的976 nm激光被镱离子重吸收,进而转化为1030nm激光。然后介绍了被动锁模激光器的锁模机理,并从非线性薛定谔方程出发,分析了脉冲在光纤中的传播规律以及色散和非线性对脉冲演化的影响,为下一部分的数值分析打下基础。第二部分从数值仿真的角度进一步论证了掺镱光纤激光器能够在976nm处实现锁模。实验中以仿真半导体可饱和吸收体掺镱光纤激光器为例,将腔内的各个器件分别建模,利用数值计算求解非线性薛定谔方程,最终验证了掺镱光纤确实能够在976 nm处实现锁模。通过仿真,我们还分析了频谱滤波器的幅度调制效应和腔内净色散的改变对于脉冲成形的影响。第三部分开展了基于核心泵浦的出射波长在976 nm附近的非线性偏振旋转掺镱光纤激光器的实验研究。实验得到了掺镱光纤在976nm处实现锁模的最佳增益光纤长度,实现了一个中心波长工作在976 nm附近的全正色散掺镱光纤飞秒激光器。激光器的重复频率为44.3 MHz,脉冲能量为1 nJ,脉冲宽度在压缩后为250fs。激光器实现了稳定的锁模并且能够自启动。实验表明通过将掺镱光纤的泵浦波长从传统的976 nm替换为915 nm,全正色散的掺镱光纤可以在976 nm附近实现锁模,并且斜坡效率可以达到19%。第四部分在第三部分的基础上,进一步改进实验装置,在腔内增加了色散控制器件,从而获得不同色散下的锁模光谱。实验发现,当改变腔内的色散时,输出的锁模光谱呈现出不同的形态。实验表明色散对于脉冲在976 nm处实现锁模,抑制脉冲从976 nm处向1030nm转化,发挥了重要的作用。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN248

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