超強、超快光纖激光系統(tǒng)及種子源研究.pdf

1、近年來，高功率被動鎖模光纖激光器以其簡單可靠、低成本、高穩(wěn)定性等優(yōu)點，在工業(yè)加工等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。以穩(wěn)定的鎖模脈沖光纖激光器作為種子源，結(jié)合啁啾脈沖放大方式是產(chǎn)生高功率超快光纖激光器的方式之一。本論文主要圍繞拉曼輔助鎖模光纖激光器進(jìn)行展開，研究了該激光器的相關(guān)特性，并在此激光器基礎(chǔ)上稍加改動作為高功率超快光纖激光系統(tǒng)的種子源，實驗上實現(xiàn)了基于主振蕩器-功率放大器(MOPA)結(jié)構(gòu)的超強、超快光纖激光系統(tǒng)。
　　具體研究成果如下:

2、
　　1、基于Liangjia Zong等人的實驗方法，實驗測量了1550nm處的色散參量D值約為17.23ps/(nm·km)，與實際值基本吻合。色散斜率dD(λ)/dλ為0.0591ps/(nm2*km)，誤差為5.72％，也基本可以接受;同時我們還測量了1.0μm的光在SMF28e光纖中的色散值。
　　2、實驗研究拉曼輔助鎖模光纖激光器，將7.5m長的高非線性光纖引入到摻鐿NPR鎖模激光器腔內(nèi)，在較短的腔長下（約10.

3、5m）獲得了有拉曼存在下的穩(wěn)定寬光譜鎖模。從實驗結(jié)果可以看出:光譜有明顯的雙峰結(jié)構(gòu)，主峰的中心波長為1040.16nm，拉曼峰的中心波長為1086.31nm，兩峰間隔為46.15nm，光譜的20dB帶寬超過64.04nm，信噪比高達(dá)77dB。通過腔外濾波的方式證明了拉曼部分不是以噪聲形式存在，而是參與非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)鎖模運轉(zhuǎn)，拉曼增益在腔內(nèi)起到了拓展鎖模光譜范圍和Yb增益帶寬的作用。
　　3、實驗研究基于MOPA結(jié)構(gòu)的超強

4、、超快光纖激光系統(tǒng)，在第三章所述激光器基礎(chǔ)上稍作改動，縮短腔長限制拉曼效應(yīng)。該激光器重復(fù)頻率為27.55MHz，光譜3dB帶寬約為20.56nm，脈沖周期為16.993ps，時間帶寬積ΔvΔT≈93.28。以此激光器作為高功率超快激光系統(tǒng)的種子源，實驗上已經(jīng)成功實現(xiàn)了平均功率40W的脈沖激光輸出。種子源初始脈寬為16.993ps，經(jīng)長光纖展寬至1.13ns，再經(jīng)光柵對壓縮至26.611ps，壓縮比例達(dá)到42.5倍。以此激光系統(tǒng)燒灼金屬和

5、玻璃材料，在顯微鏡下可以觀察到材料表面有明顯的燒灼痕跡。
　　本論文的主要創(chuàng)新點:
　　1、提出并實現(xiàn)了利用7.5m長的高非線性光纖在約10.5m長的摻鐿NPR鎖模光纖激光器中產(chǎn)生了在有拉曼存在下的穩(wěn)定寬光譜鎖模。并且證明了拉曼不是噪聲，而是參與NPR鎖模運轉(zhuǎn)，拉曼增益在腔內(nèi)起到了拓展鎖模光譜范圍和Yb增益帶寬的作用。
　　2、提出并實現(xiàn)了縮短腔長限制拉曼效應(yīng)，在約7.3m長的摻鐿NPR鎖模光纖激光器中產(chǎn)生了在沒有拉曼