低重复频率锁模光纤激光器的研究-光学专业论文.docxVIP

摘 摘 要 I I 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 低重复频率锁模光纤激光器的研究 低重复频率锁模光纤激光器的研究 II II 锁模光纤激光器的方向，并提出了下一步工作的重点。 关键词：光纤激光器，锁模，非线性光纤环形镜，低重复频率 Abs Abstract PAGE PAGE IV Abstract Due to its unique features, ultra-short pulse source have been widely used in many fields. To produce the ultra-short optical pulses, people often utilize the mode-locking technology. Because the fiber lasers own high gain, good beam quality, small size, flexibility and easy connection with optical fiber communication systems, many researches are focused on the mode-locked fiber laser. As the idea sources for the dense wavelength division multiplexing systems (DWDM) and optical time division multiplexing (OTDM), the high-repetition-rate ultra-short optical pulses sources have already attracted many close attentions and got rapid development. Compared with the high-repetition-rate ultra-short optical pulses, the repetition rate of the low-repetition-rate optical pulse source is much lower, so the peak power of per pulse is increased at the same average power level. Furthermore, because of the low thermal parasitics and sam