光纖飛秒激光器中光譜呼吸機制的研究.pdf

1、近十年來,光纖飛秒激光器以其緊湊的結構,較高的穩(wěn)定性,低廉的成本,較好的光束質量以及多樣的鎖模機制等諸多優(yōu)勢,倍受科研工作者的青睞,并且廣泛應用于微納加工,生物成像,醫(yī)學手術等前沿領域。隨著應用的推廣,對飛秒激光器指標的要求也在不斷提高,如脈沖寬度,光譜寬度,單脈沖能量等等。為了得到更窄的脈沖,更寬的光譜和更高的能量,科研人員研究并提出了不同的鎖模機制,以適應不同的需求。本論文旨在通過理論數(shù)值模擬和系統(tǒng)的科學實驗,以深入探索和研究摻鐿光

2、纖飛秒激光器中光譜呼吸的動力學機制及其對脈沖寬度,光譜和能量的影響,討論此系統(tǒng)的腔內鎖模運轉機制,并對未來關于超短脈沖光纖激光器的工作作出展望。此論文的主要工作包含如下幾方面:
　　1.簡要介紹飛秒激光器的歷程和在光纖中獲得超短脈沖的最新進展,總結進一步縮短脈沖的途徑,即突破增益帶寬的限制,這是本文的主要研究工作。
　　2.基于超短脈沖在光纖中的非線性傳輸過程,增益損耗,群速度色散,自相位調制,和可飽和吸收等物理效應,建立結

3、合色散管理孤子鎖模,自相似鎖模和耗散孤子鎖模等鎖模方式的光譜呼吸機制的理論基礎。
　　3.在Matlab中建立光譜呼吸理論的數(shù)值模型,確定初始參數(shù),并模擬出腔內的動力學過程,得到亞25 fs脈寬寬度,超過120 nm光譜寬度的穩(wěn)定鎖模脈沖序列。同時分析討論了非線性光譜窄化,近自相似放大,非線性光譜展寬等關鍵部分的脈沖光譜演化,和濾波器的耗散強度對模擬結果的影響,以此進一步研究光譜呼吸的物理機制。
　　4.基于光譜呼吸模型,搭

4、建了摻Yb光纖激光器系統(tǒng),實現(xiàn)了穩(wěn)定鎖模運轉。泵浦功率580mW,輸出功率135mW,重復頻率58.9MHz,單脈沖能量2.3nJ,信噪比大于80dB,偏振分束器輸出光譜寬度115nm,通過棱鏡對壓縮后脈沖寬度23.5fs。并同時用20nm濾波器替換30nm濾波器,得到100nm的輸出光譜和25fs的壓縮后脈沖,脈沖基底較小。比較得出,采用較寬帶通濾波器可獲得更窄脈沖,但同時脈沖質量會受到更多非線性啁啾的影響而降低,實驗結果與模擬契合,