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作者：梁飞北京工业大学

学位级别：硕士

脉冲光纤激光器由于其输出脉冲脉宽窄、峰值功率高,且体积小、结构简单、成本低等优点,在光通信、光传感、生物成像、航空航天及光学测量等领域具有广泛的应用。本论文主要研究基于非线性光环形镜（NOLM）的“8”字形腔锁模光纤激光器... 详细信息

脉冲光纤激光器由于其输出脉冲脉宽窄、峰值功率高,且体积小、结构简单、成本低等优点,在光通信、光传感、生物成像、航空航天及光学测量等领域具有广泛的应用。本论文主要研究基于非线性光环形镜（NOLM）的“8”字形腔锁模光纤激光器。理论上讨论了激光器腔长、2×2耦合器分束比及滤波带宽对于输出脉冲特性的影响;实验上搭建了基于NOLM的“8”字形腔锁模光纤激光器,输出了多种不同类型的锁模脉冲;搭建了基于NOLM的双端输出锁模光纤激光器,实现了双端同时输出锁模脉冲,并对其输出特性进行了分析讨论。本文主要工作内容包括:一、对本课题的研究背景及意义进行了调研,梳理了被动锁模及双端锁模脉冲光纤激光器的国内外研究进展。介绍了镱离子能级结构与吸收、发射光谱特性,对三种被动锁模技术原理进行了比对和分析,对具有高环境稳定性、低背景噪声的“8”字形腔锁模技术进行了详细介绍。二、理论上模拟了基于NOLM的“8”字形腔锁模激光器中产生的耗散孤子共振脉冲（DSR）的腔内动力学演化过程。通过控制变量,利用数值求解的方法分别讨论了2×2耦合器分束比、滤波器带宽及腔长等腔参数对于输出脉冲特性的影响,为优化激光器腔参数提供理论指导。三、实验上搭建了基于NOLM的“8”字形腔锁模脉冲光纤激光器,研究了不同NOLM环路长度对输出脉冲特性的影响。通过改变腔长和调节PC,激光器输出了具有双峰结构光谱的锁模脉冲、中心波长在1040 nm到1060 nm范围内连续可调谐的DSR脉冲、2-6次谐波DSR脉冲、椅子形脉冲及纳秒双脉冲等多种特性不同的锁模脉冲,并对其输出特性进行了分析和总结。四、以NOLM锁模技术为基础,对双端锁模光纤激光器系统输出脉冲特性进行了实验探究。在640 m W泵浦功率条件下时,通过调节PC实现了双端锁模,分别在两个输出端口同时输出了脉冲宽度7.1 ns的DSR脉冲和4.3 ns的类噪声脉冲（NLP）,其中心波长均为1056 nm,光谱宽度分别为0.5 nm及21.5 nm。相较于单端锁模状态时,腔内功率分别提高了24%和41%。

关键词：光纤激光器非线性光环形镜掺镱光纤

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新型被动锁模光纤激光器的研究

新型被动锁模光纤激光器的研究

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作者：王维斌重庆理工大学

学位级别：硕士

脉冲光纤激光器使得激光能量能够集中在短时间内辐射,从而有效提高了峰值功率,而被动锁模技术是产生超短脉冲的一种有效途径,其在通信系统、工业加工、探测、医疗、军事、科研等领域有着广泛应用。本文结合现阶段被动锁模光纤激光器的... 详细信息

脉冲光纤激光器使得激光能量能够集中在短时间内辐射,从而有效提高了峰值功率,而被动锁模技术是产生超短脉冲的一种有效途径,其在通信系统、工业加工、探测、医疗、军事、科研等领域有着广泛应用。本文结合现阶段被动锁模光纤激光器的发展趋势,详细讲述了被动锁模光纤激光器的产生机理及主要方法,在此基础上进行了理论模拟并展开了实验研究。主要围绕被动锁模光纤激光器产生的方法,多种脉冲类型同时输出的被动锁模光纤激光器来展开研究。概况全文,主要内容如下:(1)概括了被动锁模光纤激光器的发展及本课题的研究意义。详细介绍了国内外关于被动锁模光纤激光器的发展现状,简要介绍了被动锁模光纤激光器的应用及本课题的研究意义。(2)详细介绍了被动锁模的原理,分析了被动锁模脉冲的建立过程,对目前主要的被动锁模方法作了详细概括,并比较了不同锁模技术之间的优劣。(3)提出了一种基于功率不平衡的“8”字腔被动锁模光纤激光器。我们根据非线性薛定谔方程(NLSE)及金兹堡—朗道(GLE)方程建立了光脉冲在单模光纤(SMF)中传输及增益光纤中传输的模型,利用分步傅里叶方法(SSFM)模拟了锁模脉冲的形成;详细讨论了基于功率不平衡的非线性光环形镜(NOLM)的可饱和吸收特性,探讨了不同参数如非线性系数、色散、衰减系数、输出耦合比等的改变对脉冲形成过程的影响;实验研究了提出的被动锁模光纤激光器的输出特性,研究了输出耦合比的改变对信噪比的影响。(4)提出了一种基于石墨烯—聚乙烯醇(PVA)与NOLM联合使用作为可饱和吸收体(SA)的双向传输的被动锁模和调Q光纤激光器。提出的光纤激光器将传统的两种激光器集于一体,实现了三种可切换的输出模式,分别是色散管理孤子(DMS)脉冲输出、调Q脉冲输出、DMS脉冲与调Q脉冲同时输出,这也是首次报道在一个光纤激光器中实现DMS脉冲与调Q脉冲同时输出。实验研究了调Q脉冲的输出功率、宽度、重复频率、单脉冲能量等随泵浦改变的关系。(5)对所做的工作进行总结,并且在对该领域未来的工作进行了展望。

关键词：被动锁模非线性光环形镜分步傅里叶算法石墨烯可饱和吸收体

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全光纤高功率被动锁模掺铥光纤激光器

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强激光与粒子束 2014年第10期26卷 96-100页

作者：何雨莲罗鸿禹李静李卓李剑峰电子科技大学光电信息学院成都610054

利用非线性光环形镜(NOLM)的可饱和吸收特性实现了可自启动的2μm全光纤高能量被动锁模掺铥光纤激光器。当泵浦功率大于3W时,激光器工作在连续或不稳定脉冲运转状态;泵浦功率达到4.69W后,输出为自启动锁模脉冲,重复频率4.26MHz,中心波长... 详细信息

利用非线性光环形镜(NOLM)的可饱和吸收特性实现了可自启动的2μm全光纤高能量被动锁模掺铥光纤激光器。当泵浦功率大于3W时,激光器工作在连续或不稳定脉冲运转状态;泵浦功率达到4.69W后,输出为自启动锁模脉冲,重复频率4.26MHz,中心波长2 061.5nm,光谱半极大宽度18.1nm,平均输出功率8.8mW;继续增加泵浦功率到最大值7.56W,可以得到中心波长2 062.2nm、光谱半极大宽度17.1nm、斜率效率为6.2%、脉冲宽度和能量分别为424fs和65.6nJ的稳定锁模脉冲。这是目前已报道的在未经放大情况下脉冲能量最高的2μm锁模脉冲光纤激光器。

关键词：掺铥光纤激光器锁模非线性光环形镜高功率

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脉冲类型可调的锁模光纤激光器

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量子光学学报 2020年第2期26卷 210-216页

作者：梁金华宋晏蓉田金荣郑煜北京工业大学应用数理学院北京100124

本文基于非线性光环形镜锁模的掺铒光纤激光器,通过调节偏振控制器,实现了输出锁模脉冲类型可调。本文给出了三种调谐状态:传统孤子锁模脉冲输出,脉冲宽度1.16ps;双峰结构光谱的脉冲输出,双峰位于1555nm和1575nm两个波段附近,且通过调... 详细信息

本文基于非线性光环形镜锁模的掺铒光纤激光器,通过调节偏振控制器,实现了输出锁模脉冲类型可调。本文给出了三种调谐状态:传统孤子锁模脉冲输出,脉冲宽度1.16ps;双峰结构光谱的脉冲输出,双峰位于1555nm和1575nm两个波段附近,且通过调节偏振控制器的偏振角度,在光谱中心波长附近可微调;实现了类噪声锁模脉冲输出,当泵浦功率400mW时,类噪声脉冲重复频率为3.73 MHz,脉冲能量3.47nJ,脉冲的基底宽度为129ps,脉冲尖端宽度为0.86ps。对不同应用领域给出了灵活的选择途径。

关键词：非线性光环形镜 ‘8’字形腔类噪声孤子锁模双折射滤波

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掺镱8字形光纤超短脉冲激光器

掺镱8字形光纤超短脉冲激光器

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作者：刘畅中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）

学位级别：硕士

超短脉冲激光光源因其在物理、化学以及生命科学研究中的重要作用，一直是一个前沿性的课题。光纤激光器由于其固有的能量转换效率高、结构紧凑和可靠性高等优点以成为一个热点领域。目前，对于掺铒超短脉冲光纤激光器的研究已经相当的... 详细信息

超短脉冲激光光源因其在物理、化学以及生命科学研究中的重要作用，一直是一个前沿性的课题。光纤激光器由于其固有的能量转换效率高、结构紧凑和可靠性高等优点以成为一个热点领域。目前，对于掺铒超短脉冲光纤激光器的研究已经相当的成熟，性能良好的掺铒超短脉冲光纤激光器已经商品化。掺镱石英光纤因其所具有的高饱和功率、高的光光转换效率以及宽的增益带宽(可支持30fs的变换极限脉冲的产生)等独特特性是获得高能量和超短脉冲的优良的增益介质，越来越受到人们的关注。本文论述了利用非线性光环形镜的8字形腔结构，进行了掺镱超短脉冲光纤激光器产生超短脉冲的理论和实验研究。本文首先对掺稀土元素光纤激光器的发展过程、光纤激光器的分类、优缺点、超短脉冲光纤激光器的最新进展以及应用前景等进行了回顾和总结。接着阐述了各种光纤激光器的锁模原理，其中重点阐述了基于非线性光环形镜的8字形被动锁模光纤激光器的基本原理。比较了工作在正色散(掺镱)和负色散区(掺铒)的光纤激光器的锁模机理。其次对工作在正色散区的非线性环形镜的性质进行了理论数值模拟和实验研究，提出了非线性环形镜的长度对8字形腔掺镱锁模光纤激光器输出频谱宽度的影响。讨论了利用非线性光环形镜的8字形腔掺镱超短脉冲光纤激光器的设计问题。分别对腔内有色散补偿和无色散补偿条件下的掺镱8字形腔激光器进行了实验研究。对实验中观察到的双波长现象进行了讨论。对在有色散补偿条件下的掺镱8字形腔激光器的脉冲在腔内不同位置的动态特性进行了实验研究。最后，通过对腔内各参数的优化，实现了最短180fs，重复频率24MHz的锁模激光脉冲输出。

关键词：掺镱8字形腔被动锁模光纤激光器非线性光环形镜脉冲加成锁模

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