光子晶體光纖鎖模激光器腔內(nèi)動力學(xué)過程的優(yōu)化研究.pdf

1、光纖鎖模激光器因其低廉的成本、緊湊的結(jié)構(gòu)、對工作環(huán)境要求低等特性而受到研究者的青睞，然而光纖小的纖芯尺寸導(dǎo)致的高非線性限制了其性能的提高，因而傳統(tǒng)光纖鎖模激光器的輸出性能一直落后于固體激光器。大模場面積光子晶體光纖鎖模激光器從出現(xiàn)至今兩年的時間里，其某些輸出指標(biāo)已經(jīng)趕上甚至超過固體激光器，如脈沖能量、平均功率等，推動了飛秒激光技術(shù)的普及化應(yīng)用。本論文對這種激光器腔內(nèi)脈沖傳輸?shù)膭恿W(xué)過程進行了數(shù)值模擬和實驗研究，優(yōu)化了激光器輸出結(jié)果，主要

2、內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 1.設(shè)計并搭建了大模場面積光子晶體光纖孤子鎖模激光器樣機，輸出功率在400mW至800mW之間，輸出脈沖的重復(fù)頻率為46.22MHz，對應(yīng)最大單脈沖能量約為17nJ，脈寬480fs，信噪比大于75dB。
　　 2.將光譜濾波機制引入展寬脈沖鎖模域，實現(xiàn)了一種獲得高質(zhì)量脈沖的新的混合鎖模機制。數(shù)值模擬分析了濾波孤子鎖模的動力學(xué)過程，脈沖的展寬壓縮和光譜濾波同時控制著脈沖窄化。實驗獲得了脈寬37

3、6fs、能量約為8nJ的無基底結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量脈沖。
　　 3.實驗獲得了大模場面積光子晶體光纖激光器在近零色散點的展寬脈沖束縛態(tài)鎖模運轉(zhuǎn)。數(shù)值模擬分析了展寬脈沖鎖模建立過程，研究了多脈沖束縛態(tài)的產(chǎn)生和特點，得出由于鎖模建立過程中半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)對初始噪聲的隨機提取導(dǎo)致了不同束縛態(tài)的結(jié)論。并提出了抑制束縛態(tài)的方法，模擬得出此項技術(shù)可直接獲得的最大單脈沖能量為19.6nJ，脈寬可壓縮至76fs，考慮到40％左右的壓縮損

4、耗，單脈沖能量為11.8nJ。數(shù)值模擬結(jié)果與實驗很好地符合。
　　 4.研制了一種基于摻Y(jié)b3+的雙包層大模場面積偏振光子晶體光纖的耗散孤子鎖模激光器。利用數(shù)值模擬分析了光纖激光器中耗散孤子動力學(xué)過程，并發(fā)現(xiàn)光譜濾波的耗散過程是穩(wěn)定鎖模機制的主導(dǎo)因素，濾波片能夠在頻域和時域同時窄化脈沖，并且去除脈沖啁啾，限制脈沖在腔內(nèi)始終小于1ps。實驗上獲得了無色散補償腔中直接輸出脈沖寬度777fs，最高平均功率達到1W，重復(fù)頻率48.27M