低重复频率锁模光纤激光器的分析-光学专业论文.docxVIP

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 IV IV At the same time, the width of the output pulse can be controlled by changing the output coupler ratio of the variable ratio coupler. By adding a segment of single mode optical fiber in the fiber laser (about 1 km), this laser not only realizes a lower repetition rate (100kHz ) of the pulse sequence, but also gets pulse splits and form a multi-pulse output. Because the laser resonator is too long, the stability of the system needs to be further improved. The main idea of the paper is summarized. Based on the work which has already been completed, the further researches on low-repetition-rate mode-locked fiber laser are present. Key words: fiber laser, mode-locked，NOLM, low-repetition-rate 第一章 第一章 绪论 PAGE PAGE 1 第一章 绪论 世界上第一台激光器是在1960年由梅曼根据受激辐射光量子放大理论研制 而成的红宝石激光器[1]。虽然发展到现在才短短几十年时间，但激光的出现对人 类社会以及科学技术发展产生了巨大的影响。近年来随着超短脉冲激光器的出 现，直接带动了众多研究进入微观超快过程领域，因此该种激光器已经成为激光 领域的研究热点之一。进入90年代，光纤通信技术的发展异常迅速，由于掺铒超 短脉冲光纤激光器的输出波长位于1550nm这个通信窗口，并且具有增益高、斜率 效率高、散热性能好以及全光纤结构易于和传输光纤耦合等优点，从而成为密集 波分复用（DWDM）和光时分复用（OTDM）等新型光通信系统中的理想光源，得到 了人们的密切关注[2]。同时，光纤激光器凭借其特殊的结构和性能，在军事、医 疗、工业、传感等众多领域也发挥着重要的作用。 1.1 光纤激光器的特点以及发展趋势 光纤激光器是激光领域的新兴技术，近年来社会各方面对光纤激光器的发展 和应用都非常重视。光纤激光器之所以能够在众多领域中发挥着如此重要作用， 是因为光纤激光器在很多方面较传统的气体或固体激光器具有独特的优势[3-6]： （1）光纤激光器的体积小，易于系统集成，携带方便。光纤激光器是一种全光 纤器件，作为其工作物质的光纤的质量和体积都非常小，所以激光器可以设计得 小巧灵活，使用起来非常方便； （2）光纤激光器的增益介质为掺杂光纤，所以可通过使用延长增益介质的方法， 来使得泵浦光源能量能够被充分吸收，进而增大了光纤激光器的能量转换效率， 提高了光纤激光器的增益； （3）由于光纤具有很好的散热性能，所以光纤激光器在不需要任何额外的水冷 系统的情况下，就可以获得高峰值功率的激光，即便是在高功率运转中也只需要 简单的风冷，这样就大大降低了光纤激光器的体积和成本，同时也提高了光纤激 光器的稳定性； （4）光纤激光器输出光束质量非常好，具有很好的单色性、方向性和很高的稳 定性，易实现单模、单频和窄线宽输出； （5）光纤激光器可以产生非常宽的光谱范围 (450nm～3500nm)。光纤激光器的 输出光谱特性的不同，主要是由于掺杂光纤的种类不同。通过在光纤中掺杂不同 种类的稀土元素（比如 Er 3??、 Yb3??），可增加其光谱调谐范围，从而实现宽带可 调谐光纤激光器； （6）在光纤通信系统中，光纤激光器的全光纤结构特性使得其输出的激光能够 与通信传输光纤以及各种光器件相兼容，连接损耗小，从而可以很好的耦合进光 纤传输系统； （7）容易实现超短光脉冲。由于光脉冲在光纤激光器谐振腔内运行时会产生非 线性效应，通过适当的控制，在一定条件下，光纤锁模激光器可以产生变换极限 超短脉冲； （8）可以在恶劣的环境下工作。比如灰尘、震动、高温等环境下可以正常运转。 并且由于光纤传输不带电，使用安全,可用于易燃、易爆场所等。 目前，商用化的光纤激光器波长已经扩展到2000nm以上，输出功率从百毫瓦 量级提高到千瓦