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低重复频率锁模光纤激光器的研究

作 者: 艾飞
导 师: 曹志刚;俞本立
学 校: 安徽大学
专 业: 光学
关键词: 光纤激光器 锁模 非线性光纤环形镜 低重复频率
分类号: TN248
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


超短脉冲光源凭借着其特有的性质在众多领域都得到了广泛的应用,而锁模技术是产生超短光脉冲的常用方法。由于光纤激光器具有增益特性好、输出光束质量好、体积小、使用灵活、与光纤通信系统连接方便等优点,利用锁模光纤激光器来获取超短光脉冲已经成为一个热点研究方向。高重复频率超短光脉冲,由于是密集波分复用(DWDM)和光时分复用(OTDM)等新型现代通信技术的理想光源,已经得到了人们密切的关注和飞速的发展。相对于高重复频率超短光脉冲,低重复频率的超短光脉冲光源的重复频率要低得多,所以在平均功率一定的情况下,提高了单个脉冲峰值功率。此外降低脉冲重复频率还可以减小热寄生现象以及样本损坏,所以低重复频率脉冲激光器在微细加工、生物医学检测、光探测以及激光雷达等领域中正发挥着越来越重要的作用。本文以低重复频率超短脉冲光纤激光器作为研究对象,具体研究工作包含以下几个方面:(1)介绍了光纤激光器的特点以及发展趋势,提出研究超短脉冲光纤激光器的意义,详细分析了光纤激光器的工作原理,介绍了各种锁模技术的理论基础以及实现过程,重点阐述了利用非线性光纤环形镜实现被动锁模的方法;(2)以非线性光纤环形镜实现被动锁模光纤激光器的结构为基础,设计出了可调谐耦合器构成的非线性光纤环形镜(variable ratio coupler nonlinear optical loop mirror, VRC-NOLM),并由此提出了一种新型的锁模光纤激光器结构,通过在VRC-NOLM中额外地插入一段非线性光纤,获得了低重复频率(200kHz)光脉冲序列,并对实验结果进行了分析;(3)在获得低重复频率光脉冲序列的同时,通过改变可调谐耦合器的输出耦合率,得到了脉冲宽度不同的脉冲序列,达到了控制输出脉冲宽度的效果;(4)在上述锁模光纤激光器的谐振腔内再加入一段长约1公里的普通单模光纤,这样不但获得了重复频率更低(100kHz)的脉冲序列,并且发现单个脉冲发生分裂,形成一个多脉冲光纤激光器。但是由于激光器谐振腔太长,系统的稳定性还有待进一步提高;(5)对全文进行总结,在已完成工作的基础上,指明了关于研究低重复频率锁模光纤激光器的方向,并提出了下一步工作的重点。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 光纤激光器的特点以及发展趋势  10-11
  1.2 超短脉冲光纤激光器的研究意义  11-12
  1.3 锁模光纤激光器的研究状况  12-13
  1.4 论文主要内容  13-14
  本章参考文献  14-17
第二章 掺铒光纤激光器的基本理论  17-23
  2.1 激光器的基本原理和结构类型  17-20
    2.1.1 光与物质的三种相互作用  17-19
    2.1.2 激光产生的基本原理  19-20
  2.2 掺铒光纤激光器的基本原理  20-22
  本章参考文献  22-23
第三章 锁模光纤激光器  23-43
  3.1 主动锁模光纤激光器  23-29
    3.1.1 主动锁模的物理机制  23-25
    3.1.2 主动锁模激光器的结构  25-29
  3.2 被动锁模光纤激光器  29-38
    3.2.1 利用可饱和吸收体的锁模技术  29-30
    3.2.2 利用非线性偏振旋转效应的锁模技术  30-31
    3.2.3 利用非线性光纤环形镜的锁模技术  31-38
  3.3 主被动混合锁模光纤激光器  38-40
  本章参考文献  40-43
第四章 低重复频率被动锁模光纤激光器的研究  43-61
  4.1 低重复频率锁模光纤激光器的研究意义及发展现状  43-44
  4.2 VRC-NOLM与普通NOLM的透射特性对比分析  44-49
    4.2.1 VRC-NOLM的透射特性模拟  44-47
    4.2.2 与普通NOLM的对比分析  47-49
  4.3 低重复频率锁模光纤激光器的实验结构  49-50
  4.4 实验结果  50-52
  4.5 输出脉冲宽度的改变  52-54
  4.6 多脉冲锁模光纤激光器  54-59
  本章参考文献  59-61
第五章 全文总结与展望  61-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63-64
致谢  64-65

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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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