文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
掺镱光纤超短脉冲激光器的研究
姓名:王锐
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:蒋凤仙
20070430
⋯名:啦聊躲净嗍业/兰色日期:垫唬论文独创性声明论文使用授权声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取碍的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名
摘要“掺镱光纤超短脉冲激光器的研究”是我们承接的国防科工委搪龀骞纤振荡器》项目,它应用于神光ü庀诵滦颓岸讼低场N胰ǔ滩渭恿苏迳杓啤软件编程、硬件制作和性能测试工作,完全达到了指标要求,并进行了国家级的验收。本文首先从介绍光纤激光器特点和发展趋势引出了研究超短脉冲光纤激光器的意义和超短脉冲光纤激光器的技术方案、应用情况、发展趋势以及激光惯性约束核聚变岸讼低彻谕夥⒄瓜肿春颓魇啤接着介绍了光纤激光器的结构与原理和掺镱光纤激光器的理论,探讨了胱拥哪芗督峁埂⒐馄滋匦院退哪芗端俾史匠獭进一步介绍了掺镱光纤超短脉冲激光器锁模技术和脉冲压缩技术。锁模技术中常用锁模方法:主动锁模、被动锁模和混合锁模;在简单介绍了锁模方程后,分析并比较了两种被动锁模技术典型结构:中吻凰9庀思す馄骱偷ス庀嘶锁模光纤激光器。在脉冲压缩技术中主要介绍脉冲压缩技术的压缩机制、光纤光栅的结构和分类,重点分析了两种光脉冲压缩技术:光纤一光栅对压缩器和孤子效应压缩器。在此基础上重点介绍了本论文研制的掺镱光纤超短脉冲激光器的详细设计,包括光路的设计和控制系统的设计。光路设计部分分为锁模激光器光路和脉冲压缩器光路,锁模激光器光路由单光纤环腔和两级放大光路组成,脉冲压缩器是光栅对,在光路设计中重要的是计算出腔体增益、重复频率、输出功率和光栅对垂直距离等参数。控制系统部分设计主要是利用单片机监控技术,自动检测和控制霰闷旨す馄鞯奈露群褪涑龉β剩锏胶阄潞臀裙β适涑龅哪康摹龀宓牟量是掺镱光纤超短脉冲激光器实现后至关重要的工作,论文介绍了砖脉冲测量原理并利用自相关仪测出了兜墓饴龀迨涑觥M甭畚母隽瞬麸罟庀顺短脉冲激光器测试结果的数据和图片。最后总结了整篇论文,讨论了本论文存在的不足和今后努力的方向。关键词:掺镱光纤激光器;超短脉冲;被动锁模;光栅压缩中图分类号:
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第一章引言光纤激光器的特点光器相比光纤激光器具有一些独特的优剧;由块状工作物质及各种光学元件组成的传统固体激光器,存在体积大、质量大、结构松散、可靠性差等缺点。而光纤激光器具有波导式的结构,与体材料激紫仍诠馔ㄐ帕煊蛑校庀思す馄骰蚍糯笃饔氡曜脊庀撕拖钟械墓庀似件珩詈掀鳌⑵窨刂破鳌⒌髦破骱吐瞬ㄆ鞯完全兼容,插入损耗小,故可以制作出完全由光纤器件组成的全光纤传输系统,不必经过光电转换可直接对光信号进行放大和处理。庀思す馄鞯脑鲆娼橹食ぁ⑻寤∏医峁辜虻ィぷ魑镏饰H嵝越橹剩使用方便。光纤激光器能方便地延长增益长度以使抽运光充分吸收,从而使总的光一光转换效率超过%。庀思す馄骶哂写蟮谋砻婊寤龋墓ぷ魑镏实娜雀汉上嗟毙。纤激光器在单模状态下,泵浦和信号光场之间的重合性好,致使转换效率相当高,光纤中的场主要约束在纤芯内,使得纤芯中的场强非常强,光纤的低损耗又导致这种高光强可以保持很长的距离,因此光纤激光器的阈值相当低,能产生甚高亮度和甚高峰值功率痚;光纤热效应要比体材料小得多,在体材料中遇到的因温度升高而产生的热透镜、熟应力双折射及荧光下降等在光纤激光器中已不再是大问题。菀资迪值ツ!⒌テ翟俗#梢酝ü刂葡诵境叽缋纯刂坪崮#艄庀仅支持一个横模,它将一直保持这种状态,甚至在很高的泵浦功率下也是如此。这种设计给高功率工作的光纤激光器带来很大的方便【。菀资迪殖搪龀庀思す馄骺梢宰魑9夤伦釉矗纛锕庀怂激光器能直接产生足够功率的变换极限的超短光脉冲;同时由于光脉冲在光纤谐振腔中传输时的非线性效应,在适当的条件下,可产生脉宽为数十或数百飞秒的变换极限双曲正割形光脉冲。目前,以主动锁模掺铒光纤激光器为光孤子源已经成功地实现了甋/无误码光孤子传输。庀思す馄骺稍诤芸砉馄追段~杓朴朐诵校墒现可调谐光纤激光器。由于掺杂稀土光纤激光器的输出光谱特性受到掺杂离子周围分子环境的显著影响。作为激光介质的掺杂光纤,掺杂稀土离子鏨等统惺懿粼拥幕如硅化物玻璃、卤化物玻璃光纤等哂邢嗟倍嗟目傻
光纤激光器的应用及发展趋势性和选择性,如插入适当的波长选择器等即可得到很宽的调谐范围汛以上拖嗟焙玫牡ド已达。由于光纤激光器的以上特点,用光纤作为振荡器产生超短脉冲激光具有传统固体激光放器不具有的优势。光纤激光器不仅比固体、