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基于非线性偏振旋转技术光纤激光器多种光学稳定态的产生与放大

作　者: 李丹
导　师: 张书敏
学　校: 河北师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 掺铒光纤激光器 非线性偏振旋转 被动锁模 波长可调谐 束缚态光脉冲 光脉冲的放大
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


光纤激光器已广泛的应用于光纤通信、光纤传感和激光技术等领域中。而利用非线性偏振旋转技术来实现光纤激光器的波长可调谐、多波长或被动锁模,可以使激光器具有结构紧凑、光束质量好、耦合效率高、价格低廉等众多优点,因而近年来引起人们的普遍关注。本论文对在同一激光谐振腔内,利用非线性偏振旋转技术,实现连续光的可调谐、锁模光脉冲和束缚态光脉冲等多种光学稳定态,以及对这些稳定态进行放大进行了理论和实验研究,主要工作可归纳如下:1.从分析利用非线性偏振旋转效应实现波长可调谐的工作原理入手,理论研究了激光器的输出特性。通过改变偏振控制器的状态,分别得到了不同波长的激光输出和同一波长处不同功率的激光输出。2.从被动锁模光纤激光器的数学模型出发,详细讨论了色散、自相位调制、自幅度调制等参数对锁模光纤激光器的影响;利用广义耦合非线性薛定谔方程,对在掺铒光纤激光器中锁模光脉冲的形成机理进行了分析;利用分步傅里叶变换方法,数值模拟了锁模光脉冲和束缚态孤子光脉冲的形成过程。3.利用非线性偏振旋转技术,实验得到了掺铒光纤激光器的多种光学稳定态。所得连续波激光器的波长从1532.16nm到1557.86nm之间连续可调,波长调谐范围为25.7nm,边模抑制比高于35dB,3-dB谱线宽小于0.1nm;锁模光脉冲的中心波长为1557.80 nm,3-dB谱线宽约为5.4nm,重复频率为14.3MHz;束缚态孤子光脉冲的光谱之间存在着一间隔为4.03nm的很强的谱调制。4.利用铒镱共掺光纤放大器,将上述各种光学稳定态进行放大,得到了1544.70nm到1558.00nm之间连续可调的激光光脉冲,不同波长处的光脉冲边模抑制比大于35dB,3-dB谱线宽小于0.1nm,其光光转换效率大约为10%。实验中同时得到了高功率的单孤子光脉冲和高功率的束缚态孤子光脉冲。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 锁模光纤激光器的分类和研究进展  9-13
    1.2.1 主动锁模光纤激光器  9-10
    1.2.2 被动锁模光纤激光器  10-13
    1.2.3 主被动混合锁模光纤激光器  13
  1.3 可调谐光纤激光器的分类和研究进展  13-15
  1.4 本论文的主要研究内容  15-17
2 利用非线性偏振旋转技术实现光纤激光器多种光学稳定态的理论研究  17-31
  2.1 利用非线性偏振旋转技术实现光纤激光器波长可调谐的理论分析  17-20
  2.2 利用非线性偏振旋转技术实现光纤激光器锁模输出的理论分析  20-29
    2.2.1 利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模光脉冲输出的工作原理  20-21
    2.2.2 被动锁模光纤激光器的数学模型  21-25
    2.2.3 数值模拟方法和广义耦合非线性薛定谔方程的两种静态解  25-29
  2.3 本章小结  29-31
3 基于非线性偏振旋转技术实现掺铒光纤激光器多种光学稳定态运转的实验研究  31-43
  3.1 实验装置  31-32
  3.2 波长可调谐的连续激光输出的实验研究  32-37
    3.2.1 掺铒光纤激光器超荧光光源的实验研究  32-34
    3.2.2 掺铒光纤激光器实现连续可调谐激光输出的实验结果  34-37
    3.2.3 掺铒光纤激光器实现双波长连续激光输出的实验研究  37
  3.3 掺铒光纤激光器实现锁模光脉冲输出的实验研究  37-40
    3.3.1 稳定的单孤子光脉冲的形成  37-38
    3.3.2 掺铒光纤激光器中谐波锁模光脉冲的形成  38-40
  3.4 掺铒光纤激光器实现束缚态孤子光脉冲输出的实验研究  40-41
    3.4.1 束缚态孤子光脉冲的形成机理  40
    3.4.2 掺铒光纤激光器中束缚态孤子的形成  40-41
  3.5 本章小结  41-43
4 高功率掺铒光纤激光器的实验研究  43-53
  4.1 实验装置与工作原理  43-47
    4.1.1 实验装置  43-44
    4.1.2 利用铒镱共掺光纤实现光放大的理论分析  44-47
  4.2 高功率可调谐连续激光输出的实验研究  47-49
  4.3 高功率锁模光脉冲输出的实验研究  49-50
  4.4 高功率束缚态孤子光脉冲输出的实验研究  50-51
  4.5 本章小结  51-53
5 总结与展望  53-55
参考文献  55-61
致谢  61-62
攻读学位期间科研成果  62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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