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飞秒光纤激光器产生超连续谱的研究

顾燚  
【摘要】: 由于近年来在光度量学、光谱学医学以及光通讯,特别是高速光通信中的广泛应用,超连续谱(Surpercontinuum)脉冲光源正是实现这种光源的一种十分有效地方法。超连续谱产生现象是指超短脉冲在介质中传输时由于介质的非线性效应导致脉冲的谱被极大地加宽,透视谱中产生了很多新的频率成分。本文主要研究的内容是在光纤激光器中产生飞秒脉冲和利用飞秒脉冲泵浦色散位移光纤产生超连续谱。 本文提出了产生飞秒脉冲的方法:基于非线性偏振旋转的展宽脉冲光纤激光器和基于非线性放大环镜的“8”字腔光纤激光器。在展宽脉冲激光器中,使用正常色散的掺铒光纤用于补偿普通单模光纤的反常色散,使得形成的脉冲在腔内经历了两次展宽和压缩,减少了非线性饱和,使得输出的脉冲宽度更窄,产生了亚100fs的超短脉冲。在“8”字腔光纤激光器中,我们提出了减小非线性放大环镜腔的长度来实现飞秒脉冲的输出,最后在腔长极限短的情况下得到锁模脉冲,并且观察到600fs左右的超短脉冲。 本文还对色散位移光纤中产生超连续谱做了深入的研究。我们将70fs高峰值功率的超短脉冲分别输入到1m、3m、5m和10m长的的普通色散位移光纤中,从光谱仪上得到了从130nm到312nm不同带宽的超连续谱。此外,利用分步傅里叶方法解非线性薛定谔方程实现数值计算,对于超连续谱的产生做了详细的理论分析,结果显示,利用飞秒脉冲泵浦色散位移光纤产生超连续谱的主要机制是孤子动态,而且脉冲的高峰值能量有利于在短的光纤中产生超连续谱。最后,本文提出了使用色散补偿光纤来实现超连续谱平坦化的新方法。


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