1.2μm波段超短脉冲拉曼光纤激光器

论文摘要

1.2μm波段的超短脉冲激光,倍频后的光根据波长不同,可被应用于生物医学、光谱学探测、光学相干断层扫描等。其中,随着荧光蛋白逐步成为当代生物医学的重要研究手段,红色荧光蛋白和深红荧光蛋白需要1.2μm波段的超短脉冲才能产生双光子激发效应,这使得1.2μm超短脉冲的研制具有重要的研究意义。本论文主要对1.2μm波段超短脉冲激光产生的基本理论及实验进行了研究。论文的主要内容如下:1.给出了1.2μm波段超短脉冲激光的研究背景及意义,调研了1.2μm波段激光脉冲在国内外的研究现状及进展。2.分析了用非线性偏振旋转锁模光纤激光器作为种子源,通过拉曼频移产生1.2μm波段脉冲激光的原理。讨论了当前光纤锁模激光器产生脉冲的三种主要方法,对其优缺点进行了分析;介绍了获得1.2μm波段的脉冲产生方法及受激拉曼散射的原理,给出了获得超连续谱的方法。3.研制了获得超连续谱的种子源,获得了1μm超短脉冲激光。基于非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤激光器,获得了耗散孤子脉冲和类噪声锁模脉冲两种激光输出。对耗散孤子锁模脉冲激光进行优化,获得了中心波长在1030nm-1041 nm可调的脉冲输出,重复频率为24.6 MHz,信噪比为70 d B,脉冲宽度约为13.91 ps。4.将获得的种子光输入掺镱光纤放大器,获得了1.2μm波段的超连续谱输出,经过滤波产生1.2μm的飞秒脉冲。系统研究了不同中心波长的种子脉冲以及放大器增益光纤长度对掺镱光纤放大器输出宽光谱特性的影响。将获得的1.2μm波段超短脉冲光通过光栅对压缩后,分别耦合进500 m的单模光纤和100m的掺磷光纤,进一步展宽了输出光谱,经过100 m掺磷光纤后输出光谱为1030 nm-1400 nm超平坦宽光谱;经过500 m单模光纤后输出光谱为1030nm-1700 nm宽光谱。采用刀片法将经过500 m单模光纤后获得的宽光谱滤波,滤出3 d B带宽约为20 nm的1.2μm窄脉冲,脉冲宽度为297fs,重频为24.6 MHz,输出功率约为500 m W。5.针对实验中遇到的放大器光纤熔断及耦合效率问题进行了分析,着重探讨了光纤中的热沉积效应对光纤损伤的影响,解决了熔点问题;对空间光—光纤耦合效率低的问题进行了讨论,并提出了相应的解决方案,提高了耦合效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题研究背景和意义
•   1.2 1.2μm脉冲激光国内外研究进展
•   1.3 本论文的主要研究内容
• 第2章 1.2μm超短脉冲产生原理
•   2.1 锁模光纤激光器分类
•   2.2 1.2μm脉冲激光的产生方式
•   2.3 拉曼散射原理
•   2.4 不同光纤中的拉曼频移
•   2.5 超连续谱及1.2μm超短脉冲产生
•   2.6 本章小结
• 第3章 掺镱锁模光纤激光器种子源实验
•   3.1 非线性偏振旋转锁模原理
• 3+离子的能级结构和光谱特性'>  3.2 Yb³⁺离子的能级结构和光谱特性
•   3.3 1μm激光脉冲种子源实验
•   3.4 本章小结
• 第4章 非线性光纤放大器产生1.2μm激光脉冲实验
•   4.1掺镱光纤放大器实验
•   4.2 光栅对压缩脉宽
•     4.2.1 光栅对压缩脉宽的基本原理
•     4.2.2 光栅对压缩脉宽的实验
•   4.3 拉曼增益光纤产生宽光谱实验
•   4.4 1.2μm超短脉冲产生
•   4.5 本章小结
• 第5章 光纤熔接损伤及耦合问题
•   5.1 光纤的熔断
•     5.1.1 光纤的热沉积
•     5.1.2 解决方案
•   5.2 耦合效率
•   5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭瑾颐

导师: 宋晏蓉

关键词: 脉冲激光,非线性偏振旋转锁模,拉曼光纤激光器,掺镱光纤放大器

来源: 北京工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 北京工业大学

分类号: TN248

DOI: 10.26935/d.cnki.gbjgu.2019.000830

总页数: 58

文件大小: 2558K

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