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《长春理工大学》 2019年
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基于倏逝场效应的被动锁模掺镱光纤激光器

王婉琳  
【摘要】:超快激光具有脉冲宽度窄、峰值功率高、光谱宽度宽的特点,广泛应用于生物医学、光学检测、材料加工等领域。推动超快光学与超强激光技术的发展具有重要的学术意义和应用价值。近年来,利用锥形光纤的倏逝场效应,结合新型可饱和吸收材料(二维纳米材料)以产生锁模脉冲成为研究的热点。由于不同波长处倏逝场效应的强弱不同,目前,利用倏逝场效应实现锁模脉冲输出的多集中在1.5μm波段,对基于1.0μm波段的倏逝场锁模研究较少。本文主要从理论模拟、实验研究和数据分析三个方面对基于倏逝场效应的被动锁模掺镱光纤激光器展开了研究。第一章,探讨被动锁模光纤激光器的研究目的及意义,在此基础上,简要介绍被动锁模光纤激光器的启动机制及分类,并回顾基于二维纳米材料及倏逝场效应的被动锁模光纤激光器的发展历史。第二章,介绍锁模光纤激光器的基本原理,并详细阐述光脉冲在光纤中的传输。最后,利用matlab软件模拟光纤的色散效应、非线性效应、增益、损耗及可饱和吸收体的相关参数等对锁模脉冲输出特性的影响,为实验提供理论依据。第三章,简要介绍几种二维纳米材料及锥形光纤的结构与特性,并利用matlab软件对锥形光纤的模场分布进行模拟,分析锥腰直径对模场分布及倏逝场强弱的影响,提出增强倏逝场效应的方法。第四章,将氧化石墨烯(二硫化钼)材料与高折射率的硅基弹性体混合以增强1.0μm波长处的倏逝场效应,并将其沉积在锥形光纤上,利用锥形光纤的倏逝场效应,获得了稳定的基频锁模脉冲序列。基于氧化石墨烯可饱和吸收体所产生的锁模脉冲的中心波长为1030nm,脉冲宽度103ps,重复频率37.3MHz,3dB光谱宽度0.4nm,脉冲信噪比30dB,输出功率达1.03mW。而基于二硫化钼的可饱和吸体的锁模脉冲信噪比25dB,重复频率24.7MHz,脉宽135ps,输出功率0.8mW。通过进一步的优化,可将其用作超短脉冲放大的种子源,实现高功率锁模脉冲输出。
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN248

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【参考文献】
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