基于倏逝场效应的被动锁模掺镱光纤激光器

论文摘要

超快激光具有脉冲宽度窄、峰值功率高、光谱宽度宽的特点,广泛应用于生物医学、光学检测、材料加工等领域。推动超快光学与超强激光技术的发展具有重要的学术意义和应用价值。近年来,利用锥形光纤的倏逝场效应,结合新型可饱和吸收材料(二维纳米材料)以产生锁模脉冲成为研究的热点。由于不同波长处倏逝场效应的强弱不同,目前,利用倏逝场效应实现锁模脉冲输出的多集中在1.5μm波段,对基于1.0μm波段的倏逝场锁模研究较少。本文主要从理论模拟、实验研究和数据分析三个方面对基于倏逝场效应的被动锁模掺镱光纤激光器展开了研究。第一章,探讨被动锁模光纤激光器的研究目的及意义,在此基础上,简要介绍被动锁模光纤激光器的启动机制及分类,并回顾基于二维纳米材料及倏逝场效应的被动锁模光纤激光器的发展历史。第二章,介绍锁模光纤激光器的基本原理,并详细阐述光脉冲在光纤中的传输。最后,利用matlab软件模拟光纤的色散效应、非线性效应、增益、损耗及可饱和吸收体的相关参数等对锁模脉冲输出特性的影响,为实验提供理论依据。第三章,简要介绍几种二维纳米材料及锥形光纤的结构与特性,并利用matlab软件对锥形光纤的模场分布进行模拟,分析锥腰直径对模场分布及倏逝场强弱的影响,提出增强倏逝场效应的方法。第四章,将氧化石墨烯(二硫化钼)材料与高折射率的硅基弹性体混合以增强1.0μm波长处的倏逝场效应,并将其沉积在锥形光纤上,利用锥形光纤的倏逝场效应,获得了稳定的基频锁模脉冲序列。基于氧化石墨烯可饱和吸收体所产生的锁模脉冲的中心波长为1030nm,脉冲宽度103ps,重复频率37.3MHz,3dB光谱宽度0.4nm,脉冲信噪比30dB,输出功率达1.03mW。而基于二硫化钼的可饱和吸体的锁模脉冲信噪比25dB,重复频率24.7MHz,脉宽135ps,输出功率0.8mW。通过进一步的优化,可将其用作超短脉冲放大的种子源,实现高功率锁模脉冲输出。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 超快激光的研究意义
•     1.1.1 超快激光的研究背景
•     1.1.2 超快激光的应用
•   1.2 被动锁模光纤激光器的启动机制及分类
•     1.2.1 光纤激光器的锁模启动机制
•     1.2.2 被动锁模光纤激光器的分类
•   1.3 基于倏逝场效应锁模光纤激光器的研究现状
•   1.4 本文的主要研究内容及安排
• 第二章 锁模光纤激光器的理论研究
•   2.1 锁模激光器的原理
•   2.2 光脉冲在光纤中的传输
•     2.2.1 光纤中的色散效应
•     2.2.2 光纤中的非线性效应
•     2.2.3 非线性薛定谔方程
•     2.2.4 Ginzburg-Landau方程
•   2.3 数值求解方法
•   2.4 被动锁模光纤激光器的理论模拟分析
•     2.4.1 光纤参数对锁模脉冲输出特性的影响
•     2.4.2 激光腔参数对输出特性的影响
•     2.4.3 可饱和吸收体参数对输出特性的影响
•   2.5 小结
• 第三章 二维纳米材料及锥形光纤的理论研究
•   3.1 二维纳米材料
•   3.2 锥形光纤的理论研究
•     3.2.1 锥形光纤的制备
•     3.2.2 锥形光纤的特性
•     3.2.3 锥形光纤锥区处的模场分布模拟
•   3.3 小结
• 第四章 基于倏逝场效应的锁模光纤激光器的实验研究
•   4.1 基于锥形光纤可饱和吸收体的制备及表征
•     4.1.1 可饱和吸收溶液的制备
•     4.1.2 基于锥形光纤可饱和吸收体的制备
•     4.1.3 基于锥形光纤可饱和吸收体的特性表征
•   4.2 实验装置搭建
•   4.3 实验数据分析
•     4.3.1 基于氧化石墨烯可饱和吸收体的实验结果分析
•     4.3.2 基于二硫化钼可饱和吸收体的实验结果分析
•   4.4 结论
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王婉琳

导师: 王蓟

关键词: 光纤光学,被动锁模,二维纳米材料,锥形光纤,倏逝场效应

来源: 长春理工大学

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: 长春理工大学

分类号: TN248

总页数: 57

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