多芯光子晶體光纖飛秒激光系統(tǒng)及其在頻率變換中的應用.pdf

1、光纖激光器以其結構緊湊、抗干擾性好、光束質量高等優(yōu)勢成為近幾年來超快激光技術的研究熱點。但是傳統(tǒng)光纖纖芯模場面積較小，光纖激光器的功率提升受到非線性的嚴重限制。本論文以提升光纖激光器和放大器的性能為宗旨，圍繞多芯光子晶體光纖展開了系統(tǒng)研究。數值模擬了多芯光子晶體光纖的結構和模式特性，實驗建立了基于多芯光子晶體光纖的鎖模激光器和放大器，并開展了高功率飛秒激光器在頻率變換中的應用研究。論文主要工作如下：
　　 1、首次提出并設計了一

2、種混合型多芯光子晶體光纖，實現了同相位超模模式整形并且遠場保持高斯分布。同時，此光纖的同相位超模在任何功率水平下都具有最高的增益系數，為克服現有多芯光子晶體光纖同相位超模選取困難提供了一個新的技術途徑。
　　 2、基于摻鐿18芯大模場面積光子晶體光纖，建立了全正色散鎖模的光纖激光器，首次實現了多芯光子晶體光纖激光器的鎖模運轉。獲得了3.3W的高平均功率鎖模脈沖輸出，噪聲的抑制比達到70 dB；通過在腔內引入多通鏡，將單脈沖能量提

3、升至180nJ，脈沖寬度經腔外光柵對壓縮為690fs。
　　 3、利用摻鐿保偏大模場面積光子晶體光纖和7芯光子晶體光纖，建立了飛秒激光二級放大系統(tǒng)，首次實現了飛秒激光在多芯光子晶體光纖中的放大傳輸。獲得了平均功率24 W，重復頻率1MHz，經光柵對壓縮后脈沖寬度110 fs，脈沖峰值功率150 MW的脈沖輸出，該峰值功率為基于非線性放大原理的光纖放大器最高值?；?8芯光子晶體光纖，獲得了平均功率50 W，重復頻率50 MHz，

4、經光柵對壓縮后脈沖寬度為80fs的脈沖輸出。并建立數值模型分析了多芯光纖實現相位自鎖定的機理。
　　 4、基于摻鐿大模場面積光子晶體光纖飛秒激光放大器，并將傳統(tǒng)單模光纖與高非線性光子晶體光纖低損耗熔接，大大提高了超連續(xù)光譜的功率。產生了6.2 W的超連續(xù)光譜，這是當時基于飛秒激光產生的最高超連續(xù)光譜功率。
　　 5、提出并實現利用光學晶體和光子晶體光纖作為非線性介質，對高功率飛秒激光脈沖進行可調諧頻率變換的一種新技術。在