傅里葉域鎖模光纖激光器理論研究.pdf

1、光學(xué)相干斷層掃描(OCT)是繼X射線、超聲波、核磁共振成像之后又一種新的層析成像技術(shù)。波長(zhǎng)掃描光源是提高OCT成像質(zhì)量和運(yùn)行速度的關(guān)鍵。近年發(fā)現(xiàn),傅里葉域鎖模光纖激光器(FDML)是波長(zhǎng)掃描OCT(SSOCT)的最理想光源。與傳統(tǒng)的鎖模光纖激光器比較，傅里葉域鎖模是一種新的鎖模機(jī)制，具有波長(zhǎng)掃描速度快、瞬時(shí)光譜線寬窄、輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)。本文采用數(shù)值模擬的方法，針對(duì)FDML激光器所面臨的激光功率隨時(shí)間起伏和瞬時(shí)線寬受色散影響的問(wèn)題，建立了

2、FDML激光器的數(shù)值模型，研究了FDML激光器時(shí)域和頻域特性。發(fā)現(xiàn)了FDML激光器的一些新規(guī)律。本論文的主要研究?jī)?nèi)容為：
　　 1．根據(jù)中心波長(zhǎng)變化的脈沖在光纖中的傳播方程建立了FDML激光器的數(shù)值模型，并驗(yàn)證了數(shù)值模型的正確性。
　　 2．系統(tǒng)研究了激光腔內(nèi)色散、非線性、增益帶寬、濾波器掃描范圍和頻率對(duì)激光振幅時(shí)域變化的影響。發(fā)現(xiàn)了腔色散和非線性對(duì)FDML激光器時(shí)域特性影響不明顯；保持濾波器掃描范圍和頻率一定的條件下，

3、增大增益帶寬可以減小激光器輸出功率波動(dòng)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)了濾波器掃描中心波長(zhǎng)和增益中心波長(zhǎng)不匹配是引起輸出脈沖序列間隔不相等的主要原因。
　　 3．研究了激光腔內(nèi)色散、濾波器帶寬對(duì)激光瞬時(shí)光譜線寬的影響，給出了色散影響瞬時(shí)光譜線寬的動(dòng)態(tài)過(guò)程。發(fā)現(xiàn)濾波器帶寬和腔色散是影響FDML激光器瞬時(shí)光譜線寬的主要因素，當(dāng)濾波器帶寬和激光腔色散減小時(shí)，瞬時(shí)光譜線寬也會(huì)隨著變窄，這個(gè)規(guī)律和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。得到了色散影響瞬時(shí)光譜線寬動(dòng)態(tài)過(guò)程的定量模擬結(jié)果，

4、彌補(bǔ)了以往研究中定性分析的不足。首次通過(guò)數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)了在FDML激光器一個(gè)掃描周期內(nèi)不同時(shí)刻瞬時(shí)光譜線寬不完全相同，呈波動(dòng)變化的規(guī)律，并做了分析解釋。
　　 4．進(jìn)一步完善了對(duì)全正色散鎖模光纖激光器的數(shù)值模擬研究。得到不同濾波器帶寬條件下，脈沖在激光腔內(nèi)的演化過(guò)程和輸出脈沖的特點(diǎn)。研究了濾波器帶寬對(duì)脈沖腔外壓縮極限的影響。發(fā)現(xiàn)了存在最優(yōu)的濾波器寬度，使得輸出脈沖腔外壓縮極限最小。這個(gè)數(shù)值模擬結(jié)果和最近報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。