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《长春理工大学》 2019年
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基于可饱和吸收体1.5μm耗散孤子锁模光纤激光器技术研究

陈华龙  
【摘要】:光纤激光器由于其光束质量好、散热优良、无需准直、结构紧凑和光-光转换效率高等优点,因此被广泛应用到机械精密加工、国防武器、光纤传感、医疗和激光雷达等方面。大能量超短脉冲在实际应用中更具价值,目前实现超短脉冲激光主要的方法是被动锁模。在锁模光纤激光器中,耗散孤子相比其他孤子锁模,能够克服传统孤子脉冲的能量限制,具有高的输出能量,引起研究者的兴趣与关注。本文主要围绕着减小耗散孤子非线性相移累积,利用碲化铋可饱和吸收体实现耗散孤子锁模脉冲展开研究,主要研究内容包括:1.研究了激光器锁模建立过程,详细分析了色散和非线性效应对光脉冲时域和频域上的影响。介绍四种基于不同物理机制产生的传统孤子、色散管理孤子、自相似孤子和耗散孤子的特点,经过理论分析确定了耗散孤子的优化方案。2.针对环形腔内光纤非线性和色散效应对耗散孤子的影响进行分析,探索减小耗散孤子非线性相移,提高脉冲能量与峰值功率的新方法。首先,建立锁模光纤激光器模型,利用软件Rp fiber power,对耗散孤子掺铒光纤激光器系统进行模拟。其次,利用B积分分析腔内总的非线性相移,利用一种新方法:在不加入其他器件的基础上对腔内无源光纤进行分布优化,减小腔内总的非线性相移,增大脉冲输出能量。最后,在腔外加入大模场负色散光纤,平衡输出脉冲的线性啁啾,压窄脉冲宽度,增大光纤激光器输出的峰值功率;3.针对可饱和吸收体光学特性对锁模的影响进行分析,最终选择碲化铋作为耗散孤子锁模的可饱和吸收体。利用水热合成的方法合成高质量碲化铋纳米薄片,并且制作了“三明治”结构可饱和吸收体薄膜,并研究了碲化铋的线性吸收和非线性可饱和吸收特性。搭建基于碲化铋可饱和吸收体光纤激光器,实现了传统孤子锁模和耗散孤子锁模等丰富的实验现象。在406 mW泵浦功率,实现了重复频率15 MHz,脉冲宽度180 ps,光谱宽度4.6 nm耗散孤子锁模脉冲输出。在泵浦功率593 mW下,输出平均功率12.7 mW。
【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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【共引文献】
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【二级参考文献】
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