一、连续调谐多波长主动锁模光纤激光器(论文文献综述)
董天浩[1](2021)在《激光显示新型光源的研究》文中进行了进一步梳理激光显示作为继黑白显示、彩色显示和数字显示的第四代显示技术,它以红、绿和蓝激光作为显示光源,在色彩表现力、寿命、亮度、超高清显示、超大屏幕显示和节能环保等方面具有极大的优势,其应用范围广泛,市场规模巨大。目前国内的激光显示研究水平与国外不相上下,而且已经走在了激光显示产业化的前端,初具市场规模,其有望实现显示领域的“弯道超车”,成为我国显示领域的核心竞争力之一。但是在其发展过程中还是存在一些问题,目前主要有两个“卡脖子”的隐患,不能实现自主可控:1、激光显示芯片,目前主要受美国德州仪器公司和日本索尼等公司垄断。2、半导体激光器显示光源,目前主要依赖于日本三菱、日亚等公司。于是针对第二种的安全隐患,结合实验室研究条件,将激光显示新型光源作为本论文的主要研究内容,探索利用光纤激光器作为激光显示光源的可行性。希望早日实现激光显示光源“自给自足”的理想。本文的主要研究工作与成果:1.针对激光显示光源色光合成和散斑抑制的需要,重点研究了类噪声方波脉冲光纤激光器。在结构紧凑的线性腔中,利用偏振分束器(PBS),实现非线性偏振旋转(NPR)锁模。获得了脉冲宽度可调的类噪声方波脉冲,其脉冲宽度可以在2.92 ns到12.06 ns范围内调谐,而保持振幅不变。其平均功率最大达到75.4 mW(最大泵浦功率:338.5 mW),最大脉冲能量20.87 nJ,斜率效率23.69%。此外,进一步探索了不同色散条件下的类噪声方波脉冲的特性。在激光腔内引入啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)进行色散管理,分别在正常色散区和反常色散区中获得了两种不同形状的类噪声方波脉冲。脉冲宽度大约都可以从1 ns扩大到5.5 ns左右。类噪声方波脉冲在正常色散区,脉冲顶部较为平坦,最大脉冲能量略高,达到40.17 nJ。而在反常色散状态下,该激光器的斜率效率更高,约为20.5%。同时因为PBS也作为激光输出端,因此该激光器为线偏振输出,其偏振度(DOP)达到98%以上。而且在实验过程中,通过调节偏振控制器(PC),还得到了振幅可调的类噪声方波脉冲。2.为了进一步发挥激光显示大色域的优势,需要建立多基色激光显示新体制,这就需要开发不同波长的激光显示光源。在光纤激光器中,通过拉曼散射效应,可以扩大激光显示光源波长的选择范围。我们以锁模脉冲光纤激光器为研究基础,搭建了一个低阈值的级联拉曼光纤激光器,其中心波长位于1.0 μm波段,在260.5 mW的低阈值泵浦条件下,获得了三阶斯托克斯波。该级联拉曼锁模光纤激光器的波长范围达到220 nm,输出脉冲为类噪声拉曼脉冲,最大输出平均功率为119.3 mW(最大泵浦功率:316 mW),脉冲能量为63.97 nJ,斜率效率高达41.7%。为了获得不同的波长的激光,我们对比了两种滤波方式的滤波效果,其中心波长分别为1030 nm和1080 nm。3.为了抑制激光显示中的散斑,可以通过破坏光源的相干性来实现,可以通过采用多波长激光光源的方案来破坏其相关性。利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模元件,引入保偏光纤布拉格光栅(PM-FBG)作为波长切换元件。在1061 nm和1064 nm处实现了四种可切换单波长和两种可切换双波长锁模脉冲输出。并且通过温度控制,实现了单波长和双波长可调谐的效果。4.为了将上述获得的光纤激光器应用到激光显示光源,需要通过放大,再通过非线性频率转换得到可见光光源。于是我们基于主控振荡器的功率放大器(MOPA)结构,实验搭建了 1.0 μm波段的光纤放大器,并对其进行倍频,获得了所需绿光光源。本文的创新点:1.首次在线性腔中利用PBS实现了 NPR锁模,并获得了脉冲宽度和高度可调的类噪声方波脉冲,而且通过色散管理在同一激光腔中,在正常色散和反常色散区分别获得类噪声方波脉冲输出。类噪声方波脉冲应用在激光显示中,既便于色光合成又可以降低散斑噪声。2.在低泵浦阈值条件下的锁模光纤激光器中,通过拉曼散射效应,在1.0μm波段,获得了波长范围220nm的多阶级联斯托克斯波激光输出。并通过合适的滤波方法,获得了不同波长的光源,通过非线性频率转换可以满足三基色甚至多基色激光显示的需求,可以最大程度发挥激光显示大色域的优势。3.通过两个PM-FBGs级联,作为波长切换元件。在1061 nm和1064 nm波长处实现了四种可切换单波长和两种可切换双波长锁模脉冲输出。并且通过温度控制,实现了单波长和双波长可调谐的效果。多波长激光光源可以降低激光显示光源的相干性,从而降低激光显示的散斑对比度。
林鹏[2](2021)在《高重频掺钬光纤激光器及其大气传输特性研究》文中认为空间激光通信技术(free-space optical communication,FSO)由于其具有带宽高、保密性好、功耗低、架设灵活等优势在对地观测、导航、5G网络、智慧城市、环境监测等多个领域有着广阔的应用前景。锁模光纤激光器具有脉冲持续时间短、峰值功率高、大气传输性能好的特点,可避免环境因素导致的调制信号相位噪声累积,对于高速激光通信系统极具潜力。随着集成光纤器件及光纤掺杂工艺的提升,2μm波段光纤激光器的研究成为热点。2μm波段处于大气、烟雾透射窗口,由于散射强度随光波长而减小,2μm波段受到大气散射等影响比目前空间激光通信主要采用的1.55μm波段更小。常用的空间激光通信载波源普遍为窄线宽半导体激光器,其相干性易受大气湍流干扰,容易造成波前相位畸变、光束漂移等,从而降低通信质量。雨雾天气下,特别是雾霾天气,通信链路甚至会中断。针对上述问题,以拓展光纤激光技术在空间激光通信领域的应用和探索未来高速空间激光通信新技术为目标,本文开展了高重频掺钬超快锁模光纤激光的产生、噪声抑制、锁模脉冲数字调制及大气传输特性等一系列研究,具体内容主要有:1.2μm多孤子锁模脉冲动力学特性研究基于非线性偏振旋转(NPR)锁模结构,研究了掺钬被动锁模光纤激光器,增益介质为一段1.2m的掺钬光纤,谐振腔长度为7.95m,对应基频25.52MHz,在泵浦功率1.2W下获得了稳定传统孤子锁模状态。由于掺钬光纤泵浦转换效率较低,腔阈值较高,研究了近零色散区掺铥光纤激光器,获得了fs量级的基频色散管理孤子脉冲。在孤子量子化作用下增加腔内连续光分量,引起调制不稳定性打破孤子间作用力的平衡,改变腔内线性相位延迟点抑制连续光的不稳定性并产生全局孤子作用力,实验获得了稳定的基频27.38MHz下的2,3,4,5个色散管理孤子。具有不同群色散的孤子经过色散管理腔循环后位置随机,但在每个周期的位置固定且具有不同的强度。随着腔内孤子能量增加,降低腔内峰值功率钳制临界值增加腔内孤子数量实现了多孤子聚束状态,孤子间距从全局孤子作用力主导的几ns降低到局部孤子作用力主导的300ps左右。2.掺钬主动锁模脉冲产生及锁模脉冲数字调制/解调研究为了实现2μm波段高速数字调制,研究了高重频掺钬主动锁模光纤激光器,腔内加入NPR结构可在实现波长可调谐的同时抑制腔内超模噪声。实验获得了2058.4nm~2078.6nm共5个波长信道的可调谐锁模脉冲,边模抑制比均高于40d B。谐振腔总长9.52m,对应的基频为21MHz,通过调节马赫-曾德尔强度调制器(MZM)的驱动信号和偏置电压,获得了重复频率最高为1.008GHz的48阶谐波锁模脉冲序列,对应的频谱信噪比为49.66d B。将驱动MZM的射频信号一部分作为时钟参考,输入任意波形发生器中产生同步伪随机数字信号,通过调节数字信号的延时实现调制信号与锁模脉冲的相位匹配,调制后的锁模脉冲眼图光信噪比为13.72d B。脉冲光信号误码率通过离线处理的方式获得,通过示波器采集波形数据使用MATLAB离线与发射信号比对计算误码率,受到计算机硬件处理能力的限制,实验可获得的误码率最小值为2.63×10-7,背对背传输条件下获得的误码率优于2.63×10-7。3.高重频锁模脉冲重频控制及多波长锁模光纤激光器研究基于铥钬共掺主动锁模光纤激光器,研究了腔内超模噪声及环境噪声对高重频锁模脉冲的影响,通过腔内添加光延时线的方法实现锁模脉冲的重频控制。考虑腔损耗较高,使用基于光纤双折射效应的Lyot滤波器和偏振相关隔离器抑制噪声,将重频680MHz左右的锁模脉冲频谱信噪比从42.64d B提升至49.45d B。通过在腔内加入高精度的光延时线可将腔长精度控制在几百fs至几十fs,从而可使腔长大于8m的锁模光纤激光器的基频精度控制在几十Hz。实验获得了腔基频调谐范围为18.21MHz-18.13MHz,调谐精度为73.52Hz,通过重频控制获得了1GHz,3GHz和6GHz的稳定锁模脉冲输出。通过改变腔内光延时线和驱动信号的种类可以实现锁模脉冲的重复频率与脉宽独立可调谐。腔内移除VODL产生了2、3、4、5个波长信道的多波长锁模脉冲,重频最高2.412GHz,经过同步数字调制后眼图光信噪比可达17.5d B。实验研究的2μm多波长锁模光纤激光器可应用与激光通信中的WDM系统。4.高重频掺钬锁模光纤激光载波复杂信道传输特性研究实验研究了速率2.02Gb/s的掺钬锁模光纤激光载波在湍流信道、烟雾信道中的传输特性。重频为2.02GHz的锁模脉冲加载同步数字信号后经过室内模拟湍流信道传输。在背对背,Cn2=1.01×10-16m-2/3,Cn2=2.79×10-16m-2/3,Cn2=5.71×10-16m-2/3四种条件下获得的眼图光信噪比分别为15.04d B,11.94d B,8.51d B,6.67d B。研究了1.55μm主动锁模光纤激光器与2μm主动锁模光纤激光器在相同条件下传输特性,获得了功率抖动和误码率。传输速率为2.02Gb/s时,2μm和1.55μm光载波的系统最低灵敏度分别为-19.52d Bm和-14.45d Bm,1.55μm光载波在Cn2=5.71×10-16m-2/3湍流条件下的接收功率标准差比2μm光载波高55.64%。此外,搭建了室内烟雾信道模拟装置,探究了0.85μm,1.06μm,1.55μm和2.04μm 4个波长在BTB,能见度V=0.5km,0.05km,0.005km条件下的传输衰减特性。研究了1.55μm和2.04μm主动锁模光纤激光在4.04Gb/s速率下的4种湍流条件传输眼图和误码率曲线。两个波段烟雾信道系统灵敏度分别为-14.59d Bm和-17.74d Bm,在V=0.005km下OSNR比BTB分别降低了16.66d B和7.53d B。结果表明,2μm波段锁模光载波在复杂信道下具有一定的传输优势,相较于传统1.55μm传统通信波段,2μm波段可靠性更好、链路裕量更高。
李宏勋[3](2020)在《高效率柱矢量光纤激光器》文中研究表明柱矢量光束(Cylindrical vector beam,CVB)是光场偏振调制的产物,区别于传统线偏振和圆偏振光束的横向均匀偏振分布,其横向截面的偏振分布呈现中心对称分布,由于中心存在偏振奇点,因此柱矢量光束中心强度为零,其强度分布呈现“甜甜圈”型。基于柱矢量光束独特的聚焦特性和柱对称偏振分布,其在光镊、超分辨显微成像、表面等离子体激发和激光加工等领域有着巨大的应用潜力及应用价值,受上述应用的牵引,柱矢量光束的生成方法受到了越来越多的关注,尤其是在全光纤结构中的生成方法。但是鉴于目前CVB光纤激光器多为基模谐振,然后通过模式转化器件实现柱矢量光束输出,由于模式转化器件插入损耗和转化效率的影响,其输出效率和输出功率受限,为了解决上述输出受限的问题,我们提出高阶模式直接谐振方案,并设计拉制了新型结构增益光纤实现了柱矢量光束输出效率的高效提升。本文主要工作和成果如下:1、提出并验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性,我们利用该特性搭建了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的光纤激光器。在该激光器中,通过调谐激光腔内的偏振控制器,很容易地实现了单波长振荡、双波长振荡和三波长振荡,并且可以对输出模式进行调节。另外,在该激光器中还获得了高纯度的柱矢量光束,其模式纯度均大于97%。2、基于光纤布拉格光栅的偏振依赖性,搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器。另外,设计并拉制了环形掺杂YDF,该光纤中Yb离子在纤芯中呈现环形分布,与柱矢量模式的环形强度分布更加匹配,因此将该光纤应用于CVB光纤激光器中,提升了 CVB模式的竞争力和输出效率,激光器输出CVB模式纯度大于93%,中心波长为1054.58nm,30 dB线宽为0.13nm,其斜率效率高达53.3%。3、设计并拉制了环形纤芯YDF,并采用该光纤搭建了一个全光纤CVB激光器,首次在全光纤激光器中实现了环形掺杂和环形光束泵浦,其中环形掺杂抑制了基模谐振,提升了 CVB模式的竞争力;环形光束泵浦提升了泵浦光与信号光的交叠比例,使泵浦光得到高效的吸收。由于环形纤芯YDF的作用,激光器实现了高阶模式直接运转,而且该激光器输出效率得到了有效提升,获得了纯度为93.2%的径向偏振光束。激光器输出连续激光的中心波长为1055.46nm,30dB线宽为0.14nm,在合适增益光纤长度下,斜率效率高达64.5%。4、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式转化器件的高插入损耗。该激光器通过一对光纤布拉格光栅使激光腔内实现高阶模式谐振,同时使用二硫化钨作为可饱和吸收体。输出激光中心波长为1055.98 nm,30dB线宽小于0.19 nm,其斜率效率高达39%,而且脉冲重复频率在44.18kHz到58.16kHz之间调谐。当泵浦功率为92.3mW时,输出脉冲对应的重复频率为44.18kHz,脉宽2.67μs,此时获得最大单脉冲能量为299nJ。另外我们还提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,获得了高纯度的CVB脉冲。5、刻写了超宽转化谱的长周期光纤光栅,在125nm范围内转化效率高于93.7%,采用该长周期光纤光栅在1.0μm波段实现了超快锁模CVB光纤激光器。腔内转化方案采用宽谱反射的镀金跳线头作为输出耦合器,结合长周期光纤光栅作为模式转化器件,输出锁模CVB脉冲的光谱宽度为5nm,脉冲宽度为168ps,模式纯度大于95%;腔外转化方案采用模间干涉锁模机制,将长周期光纤光栅置于腔外进行模式转化,输出了高纯度的锁模CVB脉冲,光谱宽度为10nm,脉冲宽度为420fs。本论文的创新点:1、首次从实验上验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性;基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性,提出并演示了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的全少模光纤激光器。2、基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器,设计并拉制了环形掺杂YDF用于实现柱矢量模式输出效率的提升;更进一步地设计和拉制了环形纤芯YDF,应用该光纤实现了环形掺杂、环形光束泵浦和高阶模式直接谐振,高效地提升了柱矢量光束输出效率。3、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式选择器件插入损耗和转化效率的限制,实现了调Q CVB脉冲输出效率的提升;另外提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,用于实现CVB模式提纯。4、利用超宽转化谱长周期光纤光栅和宽谱反射的镀金跳线头解决了锁模CVB光纤激光器中输出光谱宽度和模式转化质量的不可调谐性,获得了宽谱高质量的锁模CVB脉冲;另外采用腔外转化方案,在1.0μm波段获得了高质量的fs级锁模CVB脉冲。
姜小刚[4](2020)在《基于非线性效应及锁模掺铒光纤激光器的超短脉冲产生研究》文中研究表明超短脉冲激光,一般指脉宽小于数十皮秒量级的激光脉冲,具有窄脉宽、高峰值功率的特点,在微纳加工、生物成像、激光医疗、材料切割等科研和应用领域发挥着重要作用。锁模掺铒光纤激光器因其具有成本低、性能稳定、使用方便等优点,是实现超短脉冲应用普及和推广的理想光源。然而在不同应用领域,对激光波段的需求是不同的,而锁模掺铒光纤激光器的波长一般局限在1520 nm-1600 nm之间,如能将其输出波段拓展到其他需求波段,可使其更具应用价值。本文研究工作便是以此为出发点,以锁模掺铒光纤激光器作为种子输入光源,结合各类非线性光学方法,产生更多波段的超短脉冲激光输出。一、首先研究和搭建了锁模掺铒光纤激光器,将其作为非线性光学应用的种子输入光源。制作了一种基于七芯光纤的超模干涉滤波器,将其应用于非线性偏振旋转锁模的掺铒光纤激光器中,实现了波长1538.8-1561.2 nm可调谐的飞秒脉冲输出。将一窄带滤波器应用于碳纳米管锁模的全保偏掺铒光纤激光器中,实现了波长1522.6-1573.7 nm可调谐的皮秒脉冲输出。随后以锁模掺铒光纤激光器为种子输入光源,分别以非线性晶体和高非线性光纤为介质,利用非线性方法拓展激光输出波段。二、以非线性晶体为介质,掺铒光纤飞秒激光器为种子输入光源,利用倍频方法产生780nm波段飞秒激光。即以全保偏光纤器件构成1560nm波段飞秒脉冲放大系统,配以受温度控制的MgO:PPLN作为倍频晶体。所产生的780nm波段飞秒脉冲,其平均功率输出1.1 W,脉宽183 fs,24小时功率抖动小于0.5%。三、以高非线性光纤为介质,搭建了以下三种具有全光纤结构的超短脉冲波长拓展系统:(1)以掺铒光纤飞秒激光器为种子输入光源,利用超连续谱产生双波段同步超短脉冲。分别获得了 1.03μm和1.56μm双波段同步超短脉冲光源,以及1.93μm和1.56μm双波段同步超短脉冲光源。此外还产生了具有良好平坦度的2μm波段超连续谱。(2)以掺铒光纤皮秒激光器为种子输入光源,利用参量振荡和级联四波混频,获得了多波长超短脉冲光源。可同时产生17个超短脉冲波长谐振,其中1338 nm至1705 nm之间的11个波长激光信噪比均大于30dB。(3)以掺铒光纤皮秒激光器为种子输入光源,利用受激拉曼散射和四波混频,在1.6-1.8μm波段实现双波长同步超短脉冲输出。本论文利用倍频、超连续谱、光纤参量振荡,四波混频、受激拉曼散射等非线性技术,拓展了锁模掺铒光纤激光器可提供的波段。
刘梦霖[5](2020)在《关于多波长锁模掺铒光纤激光器的研究》文中提出光纤激光器因其小型化、结构简单、免维护、低成本、光束质量好等优点,广泛应用于军事、工业、科研等领域。不用应用领域对光纤激光器提出了不同的要求,超短脉冲、高功率、低噪声、多波长都是近年来的研究热点。其中多波长锁模光纤激光器能够输出多个波长的短脉冲,有望应用于光传感、光学测量、微波光子学、光信号处理、太赫兹波产生和波分复用光传输系统等场景中。本文构建了多波长锁模掺铒光纤激光器,采用全光纤环形腔结构,基于单模-多模-单模光纤结构的模式选择和非线性偏振旋转锁模技术,在优化多模光纤长度和激光器腔长后,调节腔内偏振状态,可实现稳定的三波长异步脉冲输出。波长分别为1533.43 nm,1548.46 nm和1562.68 nm,对应的脉冲重复频率为388.951 k Hz,388.932 k Hz和388.913 k Hz,与腔长532 m相对应。且通过调节腔内的偏振状态,激光器也可稳定工作在对应的单波长和双波长状态下,输出波长分别为1533.76 nm、1547.66 nm或1562.46 nm的单脉冲和波长为1533.48 nm&1547.61 nm、1549.16 nm&1561.94 nm或1533.14 nm&1562.68 nm的异步双脉冲。该激光器结构简单,工作状态稳定,适用于光谱学探测、光纤通信、光学传感等领域。本文还研究了1.55μm和1.04μm波段的双波长同步脉冲输出。基于共腔结构,构建了以单壁碳纳米管为共同可饱和吸收体的锁模掺铒和掺镱光纤激光器,基频分别为39.2992 MHz和19.6496 MHz,与腔长相对应。通过精细调节掺镱光纤激光器的腔长,可实现掺铒和掺镱光纤激光器的同步输出,输出中心波长分别为1565.30 nm和1034.65 nm,对应的光谱宽度分别为4.96nm和3.26 nm。通过掺铒光纤激光器内正负色散光纤长度调节和掺镱光纤激光器中光栅距离调节,优化腔内色散,输出脉冲宽度分别为1.24 ps和31 ps。失匹长度为0.52μm。预计结合腔外的进一步功率放大和脉宽压缩有望实现基于单壁碳纳米管锁模的双飞秒同步脉冲输出,可应用于泵浦探测、非线性过程研究、相干合成等领域。
张松林[6](2019)在《基于同步泵浦锁模技术的2 μm掺铥脉冲光纤激光器研究》文中研究说明2μm超快掺铥光纤激光器在激光医疗、激光加工、激光雷达,以及光学频率梳和中红外超连续谱产生等工业和基础研究领域具有广泛的应用。因此,高稳定2μm超快掺铥光纤激光器的研究具有重要的学术意义和实际应用价值。同步泵浦锁模技术曾用于早期染料激光器中超短脉冲的产生,而在有源光纤激光领域,一直鲜有基于同步泵浦技术的锁模脉冲产生研究。本论文将同步泵浦锁模技术用于掺铥光纤激光器以实现具有高系统稳定性的2μm超快脉冲的产生,具体研究工作如下:1)概述了2μm脉冲掺铥光纤激光器的研究现状及应用,指出超快掺铥光纤激光器的优点,并阐述了本论文主要的研究内容及创新点。2)分析了Tm3+的能级结构及光谱特性,介绍了基于2μm锁模掺铥光纤激光器基本原理及特点。3)分别研制了作为掺铥脉冲光纤激光器同步泵浦源的1.5μm纳秒脉冲光纤激光器和脉宽可调的1.5μm皮秒脉冲光纤激光器。基于电脉冲调制的纳秒脉冲源脉宽在2.2-9.6ns、重频在1-70 MHz可调谐;基于被动锁模的皮秒脉冲源脉冲宽度在2.5-3.8 ps连续可调,在种子激光器输出接70 m色散补偿光纤可将脉宽展宽至30 ps。4)利用上述1.5μm纳秒和皮秒光纤激光器分别同步泵浦2μm环型腔掺铥光纤激光器,系统研究了不同泵浦参数(脉冲宽度、重复频率、2μm腔内色散)对2μm同步泵浦锁模脉冲的影响。使用1.5μm纳秒激光器作泵浦源时,2μm同步泵浦锁模脉宽随着1.5μm泵浦脉宽增加而增加,且脉宽小于1.5μm泵浦脉宽;2μm同步泵浦锁模RF信噪比随着1.5μm泵浦功率增加而略微提升。2μm混合锁模脉宽随着1.5μm泵浦脉宽变化而基本维持在1.1 ps。在10 MHz基频同步时,腔长失谐范围1.95 mm内观察到2μm同步泵浦锁模光谱中心波长可以从1919.2 nm漂移至1929.0 nm。使用重频21.54 MHz的1.5μm皮秒激光器作泵浦源,获得了脉宽为4.6 ps,谱宽为0.24 nm,信噪比达55 dB的1950 nm基频同步泵浦锁模脉冲;以及脉宽为2.655 ps,谱宽为2.93 nm,信噪比为60 dB,重频仍为21.54 MHz的1945 nm四次谐波同步泵浦锁模脉冲。研究结果表明,2μm同步泵浦锁模受泵浦脉冲脉宽、重频及2μm腔内色散的影响,且可以实现远超传统同步锁模重频极限的基频同步泵浦锁模及四次谐波同步泵浦锁模。5)以所研制1.5μm皮秒光纤激光器作为泵浦源,进行了2μm同步泵浦-被动锁模混合锁模光纤激光器的研究,得到了脉宽880 fs的2μm超短混合锁模脉冲,其稳定锁模功率范围167238 mW,对应输出功率分别为0.47.8 mW,信噪比高达63 dB。对2μm被动锁模、同步泵浦锁模、混合锁模脉冲激光特性进行了系统对比研究,表明相对于同步泵浦技术,混合锁模技术不仅可以保持高的系统稳定性,而且可以实现更短锁模脉宽;相对于被动锁模技术,混合锁模不仅可以保持较短的锁模脉宽,而且可以实现性噪比更高,锁模阈值更低,系统稳定性更好的锁模脉冲。
李文磊[7](2019)在《被动锁模光纤激光器中的孤子参量调控研究》文中指出超短脉冲激光在工业、军事和医学等领域有非常多的应用,例如激光加工、激光手术、太赫兹波的产生、光学成像和超连续谱的产生等。而被动锁模光纤激光器由于紧凑的结构、低廉的价格、稳定的工作状态以及能产生高质量超短脉冲的特点被广泛地应用于这些领域。本论文对被动锁模光纤激光器中的孤子参量调控进行了研究和分析。通过调整被动锁模光纤激光器的结构和参数,实现了对激光器输出孤子类型、孤子脉冲宽度、孤子中心波长以及孤子间距的调控,论文的主要内容如下:1.在被动锁模的掺铒和掺铥光纤激光器中分别实现了1.55μm和2μm波段传统孤子、展宽脉冲和耗散孤子的输出,并在同一个光纤激光器中实现了传统孤子和展宽脉冲的转换输出。首先,通过搭建负色散、近零色散和正色散的单壁碳纳米管锁模掺铒和掺铥光纤激光器,分别得到了1.55μm和2μm波段三种不同类型的孤子。其次,设计了一个色散略小于零的光纤激光器,并在腔内引入非线性偏振旋转滤波效应,调节腔内的偏振控制器可以改变滤波的带宽进而改变孤子脉冲的展宽因子。当展宽因子足够大时,激光器输出展宽脉冲;当展宽因子足够小时,激光器则输出传统孤子。2.通过色散管理实现了对孤子脉冲宽度的调控,并且在一个被动锁模的掺铒光纤激光器中实现了脉冲宽度相差近20倍的两种孤子同时输出。首先,通过逐步减少单壁碳纳米管锁模光纤激光器腔内单模光纤的长度,实现了对激光器腔内色散的管理,得到了多种脉冲宽度不同的孤子。另外,设计了一个独特的被动锁模光纤激光器,脉冲在腔内有两种不同的传输路径,经历的色散分别为?2.23 ps2和?0.259 ps2。因此,当两种脉冲同时锁模时,它们的脉冲宽度差别较大,分别为19.4 ps和1.2 ps。3.基于双折射滤波效应和具有宽带可饱和吸收性的锁模器件,在掺铒光纤激光器中实现了中心波长调谐范围高达63 nm的锁模脉冲,并在掺铥光纤激光器中实现了孤子波长32 nm的调谐。一方面,使用具有宽带可饱和吸收特性的黑磷作为掺铒光纤激光器的锁模器件,并在腔内引入偏振相关隔离器来增强双折射滤波效应,调节腔内的偏振控制器,孤子的中心波长可在1529 nm到1592 nm范围内调谐。数值模拟验证了实验结果,证明了波长的调谐是由PC引起的相位移动导致的。另一方面,通过调节单壁碳纳米管锁模掺铥光纤激光器中的偏振状态,得到了中心波长可在1892 nm到1924 nm范围内调谐的孤子脉冲。增加泵浦功率并进一步调节腔内的偏振状态,光纤激光器还可以输出两种不同的双波长孤子脉冲。4.基于法布里-珀罗微腔在被动锁模的掺铒光纤激光器中得到了多种间距锁定在4.7 ps的束缚态孤子。改变腔内的偏振状态,孤子之间的强度比可以被连续地调节,直到激光器进入单脉冲锁模状态。束缚态孤子光谱的实时演化过程说明激光器是直接从准连续光状态进入的束缚态,而没有经过单脉冲锁模状态和脉冲分裂过程。我们也对本实验进行了数值模拟,模拟结果和实验结果基本相符,进一步说明了间距锁定束缚态孤子的产生是由法布里-珀罗微腔导致的。
王亚洲[8](2019)在《基于2微米锁模光纤激光器及放大器的脉冲形态研究》文中研究表明被动锁模掺铥光纤激光器作为产生2μm超短激光脉冲的主要方法,不仅具有结构紧凑、经济实用、稳定性高等优势,而且谐振腔结构及参数灵活可控,是探索锁模非线性动力学的理想平台。此外,锁模脉冲在光纤放大器中也呈现出了丰富的非线性动力学特征。然而,由于该波段光纤激光与1μm-1.5μm波段相比起步较晚,关于激光脉冲非线性动力学的研究仍然较少,锁模脉冲形态相对比较单一。与此同时,该波段光纤由于与1μm-1.5μm波段不同的光学参数(如群速度色散、非线性系数、掺稀土粒子光纤的增益带宽等)而使其锁模非线性动力学存在本质上的差异。因此,本文以被动锁模掺铥光纤激光器为主,掺铥光纤放大器为辅,开展了2μm锁模脉冲非线性动力学研究,主要内容如下:1)以混合被动锁模掺铥光纤激光器为基础,结合数值模拟研究了传统孤子、展宽脉冲和耗散孤子的脉冲性质及动力学特点。针对2μm锁模光纤激光器中普遍存在的传统孤子,通过在谐振腔内引入自制的全光纤Lyot滤波器,并优化其滤波周期,实现了对Kelly边带的有效抑制,同时通过控制Lyot滤波器温度实现了1952.6 nm到1971.6 nm的波长精确调谐。此外,分析了Kelly边带对传统孤子直接放大及啁啾放大的影响,揭示了抑制Kelly边带的必要性:当传统孤子被直接放大时,Kelly边带由于较高的增益系数而被迅速放大,大幅抢占了泵浦能量,从而严重抑制了脉冲主要部分的有效放大;当采用啁啾放大技术时,取决于预展宽光纤的色散符号,Kelly边带时域分布会进一步远离或靠近脉冲主要部分,前者会使Kelly边带仍然具有较高的增益系数,从而抑制了脉冲主要部分的放大,而后者则由于与预展宽脉冲主要部分高度重合,从而使脉冲呈现干涉多峰结构,并在放大过程中产生一定的非线性相移。这两种现象均会使脉冲经色散器件压缩后存在一个较宽的底座,从而限制了脉冲峰值功率。2)研究了锁模多脉冲形态。分析了锁模多脉冲的产生机制,并从三方面开展了对锁模多脉冲形态的研究。第一,基于被动混合锁模结构产生了由两个相同传统孤子组成的束缚态。第二,以具有高损伤阈值的非线性偏振旋转效应锁模结构为基础,通过减小谐振腔反常色散及增强谐振腔非线性系数从而降低了孤子分裂阈值,实现了4.6 GHz(约823阶)的谐波孤子脉冲。第三,实验结合模拟研究了类噪声脉冲性质及演化特点。3)以双波长被动锁模为基础,研究了不同类型锁模脉冲的共存态。两类共存态被发现。第一类以双波长NPR被动锁模为基础,通过优化腔长、偏振控制器及泵浦功率,实现了类噪声脉冲与谐波孤子共存。通过合理设置偏振控制器,该共存态能够随泵浦功率自启动。由于腔内色散补偿降低了孤子分裂阈值,随着泵浦功率的提升,位于1955.3 nm的谐波孤子重频从324 MHz增加到了1.138 GHz。位于1983.2 nm的类噪声脉冲始终运行于基频或二次谐波状态。该共存态的产生被归因于锁模相位的波长相关性。此外,通过调节偏振控制器,实验还获得了双波长类噪声脉冲。第二类以具有近零群速度色散以及强三阶色散的双波长被动混合锁模谐振腔为基础,通过调节偏振控制器及泵浦强度实现了耗散孤子与展宽脉冲共存,模拟结合实验探索了其动力学特性。通过优化光纤双折射导致的梳状滤波周期,耗散孤子及展宽脉冲的脉宽分别为4.18 ps及468 fs。其产生机制归因于强三阶色散导致的群速度色散波长相关性。此外,由于展宽脉冲相比耗散孤子分裂阈值低,因此还产生了耗散孤子与束缚态展宽脉冲共存的现象。4)探索了三阶色散对锁模脉冲的影响。首先,以混合被动锁模为基础,探索了近零群速度色散区三阶色散对孤子脉冲的影响,可分为三部分:第一部分比较了不同净群速度色散下孤子的脉冲特点,分析了其光谱不对称性所蕴含的物理意义;第二部分模拟发现并分析了锁模脉冲的周期扰动现象,该现象发生于脉宽随泵浦强度增加而从飞秒到皮秒转换的过程中;第三部分发现了由两个不同脉冲组成的束缚态,与传统束缚态不同,该束缚态所包含的两个脉冲具有不同的脉冲宽度、峰值功率及中心波长,且随着泵浦功率的升高会返回到单脉冲状态,论文结合数值模拟分析了其动力学特点及形成机制。其次,基于三-五次金兹堡-朗道方程模拟研究了三阶色散对耗散孤子共振的影响,模拟发现,取决于群速度色散,三阶色散能够大幅度缩小或扩大耗散孤子共振的脉冲宽度,而不改变脉冲幅度。特别在大反常色散区,即使微弱的三阶色散也会导致耗散孤子共振脉冲宽度的急剧增加。三阶色散对耗散孤子共振的影响还随着非线性增益的上升而增强。三阶色散对耗散孤子共振的另外一个显着影响是它改变了脉冲对称性,使脉冲一侧被陡化,而另外一侧被拉伸。
张玲娟[9](2019)在《利用激光主动锁模实现光纤传感的实验研究》文中研究指明随着光纤通信技术的不断完善,各类新型光纤器件的研制引起了研究人员的关注。基于光纤设备的光纤传感网络正在蓬勃发展,光纤激光器和光纤传感器在光纤传感网络中发挥着关键作用,且已经广泛应用于光纤通信领域。在光纤激光器的研发中,首先是以半导体激光器的研究为原型,将光纤技术融合于半导体激光器中,结合外腔的半导体激光器及光纤光栅传感的特性,使得光纤激光器研究变得更加有意义。当前由于多数研究者为追求更窄线宽的激光输出,提出锁模技术。在当前的研究背景下,联系锁模技术的光纤激光器,同时运用光纤光栅作为传感元件,在锁模技术中实现光纤光栅的传感将变得非常有意义。利用锁模技术实现的光纤激光器不但能够为光纤通信系统提供兼容的超窄的脉冲光源,也能够为光纤类的系统奠定某些应用的基础。在锁模技术研究的基础上,光纤激光器的波长可调谐逐渐发展成为一种新型的光纤激光器研究开发的重要领域,广泛应用于波分复用(WDM)光纤通信中系统。可调谐光纤激光器由于其发射波长能够在一定的光谱范围内进行系统调谐而具有很大的吸引力。波长可调谐光源的使用有利于多类学科领域的应用,像在远程通信、材料处理、显微镜、医学和成像等。对于波长可调谐光纤激光器能够有效地降低通信系统成本,加大通信容量,同时可以使得通信系统被制作的更为紧凑。由于光纤类的传输媒质,信号在纤芯内以全反射方式传输,传送速度快,且信息传输的容量较大、损耗比较低、系统的结构质量较轻以及有着很好的抗干扰能力等显着的优势,在信息的传输中保证了高效的速率和性能的可靠性。本文提出了一种利用激光主动锁模实现光纤传感的实验装置,它结合了法布里-珀罗激光器(F-P LD)与光纤光栅,形成复合腔的结构,光纤光栅具有滤波的特性。以信号发生器直接作用在法布里-珀罗激光器上来调节腔内的频率,在大色散腔内完成主动锁模光纤激光器的光纤传感系统。这类的光纤材质的光纤传感器不同于传统的传感器,具有结构紧凑、抗电磁干扰、成本低、敏感度高、耐腐蚀等的优势,且利用激光拍频检测简化解调系统,增加传感的节点。在实现传感之前,利用主动锁模机制完成对法布里-珀罗激光器范围内的多个波长的输出,实现光纤激光器的可调谐性。相对于其他类的传感网络系统,它可以自身提供多个波长的激光光源,同时以光纤光栅(FBG)作为传感器进行传感及解调,即当外界应变作用在FBG上时,FBG的中心波长会发生偏移,在存在色散的腔内,不同波长的激光会有不同的时延。本次论文对于传感信号的解调使用激光拍频技术,将传感的信号转化为频率信号,也就是将波长的变化转换为频率的改变,频率信号能够通过频谱分析仪直接采集出来,转化得到对应的传感信号的变化量。在此光纤传感系统中,减少了光源的使用,降低了直接对光信号处理的困难。在一定程度上降低了该系统的成本,对系统的结构进行简化,避免了电路传感器本身的噪声干扰,同时可以实现光纤激光器的快速可调谐性,完成光纤激光器系统中的传感测量,具有良好的发展趋势。
贾青松[10](2018)在《基于光纤激光器的微波信号产生及其应用研究》文中研究说明伴随着微波技术在高速宽带无线接入、雷达及卫星通信、电子对抗、传感网络和天文探测等领域的广泛应用,高频微波信号的产生和处理成为目前研究的热点,微波光子学正是针对这一发展需求所产生的新兴交叉学科,其利用光学方法处理微波信号。相比于传统的微波技术,微波光子技术具有损耗小、抗电磁干扰和带宽大等诸多优点,可以解决传统微波技术难以解决的问题,因此利用光学方法处理微波信号具有十分重要的研究意义。本文基于光纤激光器对微波光子学领域中的微波信号产生及其应用展开研究。本文首先介绍了多波长光纤激光器、锁模光纤激光器、高频微波信号产生、光纤激光拍频温度传感和激光/微波信号混合传输的研究现状,其次介绍了基于多波长布里渊光纤激光器和锁模光纤激光器的微波信号产生理论。随后分别研究了基于受激布里渊散射效应的多波长布里渊光纤激光器,基于双波长布里渊光纤激光器的高频微波信号产生和基于锁模光纤激光器的高频微波信号产生,通过以上研究提供的理论和实验基础,设计了基于拍频微波信号的高灵敏度温度传感系统和基于拍频调制技术的激光信号和微波信号混合传输系统。本文的主要研究内容和学术贡献如下:1.研究了基于受激布里渊散射效应的多波长布里渊光纤激光器,通过设计不同的结构分别实现了单倍布里渊频移间隔、双倍布里渊频移间隔和三倍布里渊频移间隔的多波长激光信号输出,分析了泵浦光,泵浦光波长和掺铒光纤放大器放大功率等对多波长激光信号输出数量的影响。2.研究了基于双波长布里渊光纤激光器的高频微波信号产生,通过对输出的具有不同布里渊频移间隔的双波长激光信号进行拍频探测可以产生10、20、30和40GHz的高频微波信号,通过改变增益介质长度、加入双环结构和Sagnac环滤波器结构等方法实现了单纵模双波长激光信号的输出,进而可产生超窄线宽的高频微波信号。3.研究了基于锁模光纤激光器的高频微波信号产生,利用基于非线性偏振旋转效应的被动锁模光纤激光器最大可产生频率间隔为406.8 MHz的高频微波信号序列,为了增强腔内的非线性效应进而产生更高频率间隔的高频微波信号序列,设计了基于非线性偏振旋转效应和半导体可饱和吸收镜的混合锁模光纤激光器,产生了最大频率间隔为1.78 GHz的高频微波信号序列。4.设计了基于拍频微波信号的高灵敏度温度传感系统,通过对传感多波长布里渊光纤激光器和参考多波长布里渊光纤激光器产生的多波长斯托克斯光信号进行滤波和拍频探测来测量温度信息,实验测得第2、4、6、8和10阶斯托克斯光信号对拍频探测所对应的温度灵敏度分别为2.111 MHz∕°C、4.688 MHz∕°C、6.381 MHz∕°C、8.516MHz∕°C和10.732 MHz∕°C。5.设计了基于拍频调制技术的激光信号和微波信号混合传输系统,在同一结构中可同时实现激光信号和微波信号的混合传输,当采用1550 nm激光信号作为载波时,最高可传输10 GHz的正弦模拟信号和10 Gbps的伪随机数字信号。当采用10.86 GHz高频微波信号作为载波时,最高可传输800 MHz的正弦模拟信号和300 Mbps的伪随机数字信号。本文的研究工作将为光纤激光器在微波光子学领域中的微波信号产生及其应用提供一定的参考。
二、连续调谐多波长主动锁模光纤激光器(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、连续调谐多波长主动锁模光纤激光器(论文提纲范文)
(1)激光显示新型光源的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 显示技术的发展 |
1.1.1 典型的显示技术简介 |
1.2 激光显示技术 |
1.2.1 激光显示芯片 |
1.2.2 激光显示散斑 |
1.2.3 激光显示光源 |
1.3 光纤激光器 |
1.3.1 锁模的原理 |
1.3.2 锁模的方式 |
1.4 本文的主要内容与章节安排 |
参考文献 |
第2章 方波脉冲光纤激光器的研究 |
2.1 方波脉冲整形技术 |
2.2 方波脉冲光纤激光器研究现状 |
2.3 耗散孤子共振与类噪声方波脉冲 |
2.4 类噪声方波光纤激光器实验研究 |
2.4.1 类噪声方波光纤激光器实验装置 |
2.4.2 类噪声方波光纤激光器实验结果及分析 |
2.5 正常色散和反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验研究 |
2.5.1 啁啾光纤布拉格光栅 |
2.5.2 正常色散和反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验装置 |
2.5.3 反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验结果及分析 |
2.5.4 正常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验结果及分析 |
2.6 本章小结 |
参考文献 |
第3章 拉曼脉冲光纤激光器的研究 |
3.1 拉曼散射的基本原理 |
3.2 拉曼光纤激光器研究背景 |
3.3 拉曼光纤激光器研究现状 |
3.3.1 主动锁模拉曼光纤激光器 |
3.3.2 被动锁模拉曼光纤激光器 |
3.4 拉曼光纤激光器实验研究 |
3.4.1 线性腔拉曼光纤激光器实验装置 |
3.4.2 线性腔拉曼光纤激光器的实验结果及分析 |
3.4.3 多脉冲拉曼光纤激光器的实验研究 |
3.5 本章总结 |
参考文献 |
第4章 多波长脉冲光纤激光器的研究 |
4.1 多波长光纤激光器的研究背景 |
4.2 基于保偏光栅的多波长光纤激光器的研究现状 |
4.3 多波长光纤激光器的实验研究 |
4.3.1 波长可切换的多波长脉冲光纤激光器的实验研究 |
4.3.2 波长可调谐的多波长脉冲光纤激光器的实验研究 |
4.4 本章总结 |
参考文献 |
第5章 激光放大及倍频技术的研究 |
5.1 脉冲放大技术 |
5.1.1 啁啾脉冲放大技术 |
5.1.2 自相似脉冲放大技术 |
5.2 倍频技术 |
5.2.1 倍频的原理 |
5.2.2 准相位匹配 |
5.3 基于MOPA结构的1.0μm波段放大器的实验研究 |
5.4 倍频的实验研究 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第6章 总结与展望 |
在读期间学术成果 |
致谢 |
(2)高重频掺钬光纤激光器及其大气传输特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 掺钬光纤激光器概述 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 光纤激光大气传输研究进展及发展趋势 |
1.4 本文的章节安排 |
第2章 高重频掺钬锁模光纤激光产生及大气传输基本理论 |
2.1 钬离子能级结构及泵浦原理 |
2.1.1 掺钬光纤能级结构与泵浦原理 |
2.1.2 铥钬共掺光纤能级结构与泵浦原理 |
2.2 高重频锁模光纤激光器理论模型及结构 |
2.2.1 被动锁模光纤激光器 |
2.2.2 主动锁模光纤激光器 |
2.3 光纤激光大气传输特性理论分析 |
2.3.1 大气湍流信道模拟系统原理 |
2.3.2 烟雾信道模拟系统原理 |
2.3.3 光纤激光大气传输关键指标 |
2.4 本章小结 |
第3章 2μm多孤子锁模脉冲特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 2μm单孤子锁模脉冲 |
3.2.1 负色散区掺钬基频传统孤子脉冲产生 |
3.2.2 近零色散区基频色散管理孤子产生 |
3.3 2μm多孤子锁模脉冲 |
3.3.1 强度不均的多孤子脉冲 |
3.3.2 多孤子脉冲聚束 |
3.4 本章小结 |
第4章 高重频掺钬锁模脉冲产生及数字调制 |
4.1 引言 |
4.2 高重频掺钬主动锁模光纤激光产生 |
4.2.1 掺钬主动锁模光纤激光泵浦优化 |
4.2.2 基于NPR滤波效应的高重频掺钬主动锁模光纤激光器 |
4.2.3 基于F-P滤波器的高重频掺钬主动锁模光纤激光器 |
4.3 高重频掺钬主动锁模脉冲同步数字调制/解调技术 |
4.4 本章小结 |
第5章 主动锁模重频控制及多波长产生研究 |
5.1 引言 |
5.2 高重频锁模脉冲噪声抑制及重频控制 |
5.2.1 高阶谐波锁模脉冲超模噪声抑制 |
5.2.2 锁模脉冲重频控制研究 |
5.3 2μm多波长主动锁模脉冲产生 |
5.4 本章小结 |
第6章 掺钬光纤激光大气传输特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 掺钬锁模光纤激光湍流信道传输特性研究 |
6.3 掺钬锁模光纤激光烟雾信道传输特性研究 |
6.3.1 室内烟雾信道模拟装置标定 |
6.3.2 1.55μm与2.04μm激光载波烟信道传输特性对比 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结及创新点 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(3)高效率柱矢量光纤激光器(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 柱矢量光束的数学描述 |
1.2 柱矢量光束的特性与应用 |
1.2.1 聚焦特性与应用 |
1.2.2 柱对称偏振特性及其应用 |
1.3 柱矢量光束生成方法 |
1.3.1 主动方式 |
1.3.2 被动方式 |
1.3.3 全光纤产生方式 |
1.4 本章小结 |
参考文献 |
第2章 光纤波导模式理论和光纤布拉格光栅 |
2.1 光纤波导模式理论 |
2.1.1 光纤波导模式的矢量解 |
2.1.2 矢量解的特征方程 |
2.1.3 光纤导模的分类和截止条件 |
2.1.4 线偏振模式LP模 |
2.2 光纤布拉格光栅 |
2.2.1 光纤布拉格光栅理论分析 |
2.2.2 多模(少模)光纤布拉格光栅 |
2.2.3 光纤光栅刻写方法 |
2.3 本章小结 |
参考文献 |
第3章 多功能CVB光纤激光器 |
3.1 多功能光纤激光系统发展现状 |
3.1.1 多波长激光系统发展现状 |
3.1.2 横模可切换激光器发展现状 |
3.2 全少模光纤结构的多功能CVB激光器 |
3.2.1 光纤布拉格光栅偏振依赖性 |
3.2.2 激光器结构及实验结果 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第4章 高效率连续CVB光纤激光器 |
4.1 连续CVB光纤激光器的发展现状 |
4.1.1 传统连续CVB光纤激光器 |
4.1.2 高阶模式谐振的CVB光纤激光器 |
4.1.3 特种结构光纤 |
4.2 环形掺杂 |
4.2.1 环形掺杂有源光纤研究现状 |
4.2.2 基于环形掺杂YDF的CVB光纤激光器 |
4.3 环形光束泵浦 |
4.3.1 环形光束泵浦研究现状 |
4.3.2 基于环形纤芯YDF的CVB光纤激光器 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第5章 高效率/高质量脉冲CVB光纤激光器 |
5.1 高效率调Q CVB光纤激光器 |
5.1.1 调Q原理 |
5.1.2 调Q CVB光纤激光器研究现状 |
5.1.3 高阶模式谐振的调Q CVB光纤激光器 |
5.2 高质量超快CVB光纤激光器 |
5.2.1 锁模原理 |
5.2.2 锁模CVB光纤激光器研究现状 |
5.2.3 基于超宽谱LPFG的锁模CVB光纤激光器 |
5.3 本章小结 |
参考文献 |
第6章 总结与展望 |
在读期间学术成果 |
致谢 |
(4)基于非线性效应及锁模掺铒光纤激光器的超短脉冲产生研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩写清单 |
1 绪论 |
1.1 光纤中的色散和非线性效应 |
1.2 超短脉冲在光纤中的传输方程 |
1.3 锁模原理及用于拓展激光波段的非线性光学方法 |
1.4 论文主要内容和创新点 |
1.4.1 论文主要内容 |
1.4.2 论文创新点 |
2 锁模掺铒光纤激光器及其波长调谐技术 |
2.1 光纤激光器的锁模技术 |
2.2 碳纳米管锁模的全保偏掺铒光纤飞秒激光器 |
2.3 基于七芯光纤滤波的波长可调谐掺铒光纤飞秒激光器 |
2.3.1 基于七芯光纤的超模干涉滤波器 |
2.3.2 基于七芯光纤滤波的波长可调谐掺铒光纤飞秒激光器 |
2.4 碳纳米管锁模的波长可调谐掺铒光纤皮秒激光器 |
2.5 本章小结 |
3 基于非线性晶体倍频产生高功率780nm波段飞秒脉冲 |
3.1 倍频原理与倍频过程中的相位匹配技术 |
3.2 全保偏掺铒光纤飞秒脉冲放大系统及输出特性 |
3.3 高功率780nm波段飞秒激光产生及应用 |
3.3.1 倍频系统结构 |
3.3.2 780nm波段飞秒激光输出特性 |
3.3.3 780nm波段飞秒激光在双光子聚合3D打印中的应用 |
3.4 本章小结 |
4 基于高非线性光纤的超短脉冲产生系统 |
4.1 飞秒掺铒光纤激光器泵浦产生双波段同步超短脉冲 |
4.1.1 飞秒掺铒光纤激光器泵浦产生1μm和1.56μm波段同步超短脉冲 |
4.1.2 飞秒掺铒光纤激光器泵浦产生2μm和1.56μm波段同步超短脉冲 |
4.2 皮秒掺铒光纤激光器泵浦的多波长光纤参量振荡器 |
4.2.1 FOPO基本原理及研究进展 |
4.2.2 皮秒掺铒光纤激光器泵浦的多波长FOPO系统 |
4.3 皮秒掺铒光纤激光器同步泵浦的拉曼激光器 |
4.3.1 用于产生超短脉冲的光纤拉曼激光器简介 |
4.3.2 皮秒掺铒光纤激光器同步泵浦的拉曼激光器 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 论文不足与展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
(5)关于多波长锁模掺铒光纤激光器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 光纤激光器的起源及发展背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文研究内容 |
第二章 光纤激光器原理及其应用 |
2.1 激光理论基础 |
2.2 光纤激光器的结构原理 |
2.3 光纤激光器的腔型结构 |
2.4 脉冲光纤激光器 |
2.4.1 光纤激光器的调Q |
2.4.2 光纤激光器的锁模 |
第三章 多波长异步锁模掺铒光纤激光器 |
3.1 多波长光纤激光器的研究进展 |
3.2 三波长异步锁模掺铒光纤激光器的搭建 |
3.3 实验结果与分析 |
3.3.1 可切换的单波长锁模脉冲输出 |
3.3.2 可切换的异步双波长锁模脉冲输出 |
3.3.3 三波长异步锁模脉冲输出 |
3.4 多模光纤的选取以及腔长对多波长锁模特性的研究 |
3.4.1 多模光纤的选取 |
3.4.2 腔长对多波长锁模特性影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 共腔同步掺铒/掺镱光纤激光器 |
4.1 共腔多波长光纤激光器的研究现状 |
4.2 共腔同步掺铒/掺镱光纤激光器的搭建 |
4.3 实验结果与分析 |
4.4 关于管理腔内色散压缩脉宽的研究 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)基于同步泵浦锁模技术的2 μm掺铥脉冲光纤激光器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 掺铥光纤激光器研究意义 |
1.3 掺铥脉冲光纤激光器研究进展 |
1.3.1 调Q掺铥光纤激光器研究进展 |
1.3.2 锁模掺铥光纤激光器研究进展 |
1.3.2.1 主动锁模掺铥光纤激光器 |
1.3.2.2 被动锁模掺铥光纤激光器 |
1.3.2.3 混合锁模掺铥光纤激光器 |
1.3.2.4 同步泵浦锁模掺铥光纤激光器 |
1.4 本论文的主要内容及创新点 |
1.5 本章小结 |
第2章 2μm锁模掺铥光纤激光器基本原理 |
2.1 铥离子能级结构及光谱特性 |
2.2 锁模基本原理 |
2.3 本章小结 |
第3章 1.5μm脉冲光纤激光器 |
3.1 1.5μm纳秒脉冲光纤激光器 |
3.1.1 1.5μm纳秒脉冲激光器种子源研究 |
3.1.2 1.5μm纳秒脉冲MOPA激光源研究 |
3.2 1.5μm皮秒脉冲光纤激光器 |
3.2.1 1.5μm皮秒脉冲激光器种子源研究 |
3.2.2 1.5μm皮秒脉冲MOPA激光源研究 |
3.3 本章小结 |
第4章 2μm同步泵浦锁模掺铥光纤激光器 |
4.1 2μm纳秒同步泵浦锁模掺铥光纤激光器 |
4.1.1 实验装置及原理 |
4.1.2 实验结果与分析 |
4.2 2μm皮秒同步泵浦锁模掺铥光纤激光器 |
4.2.1 实验装置及原理 |
4.2.2 实验结果与分析 |
4.2.2.1 泵浦脉宽对同步泵浦锁模掺铥光纤激光器的影响 |
4.2.2.2 泵浦重频对同步泵浦锁模掺铥光纤激光器的影响 |
4.2.2.3 腔内色散对同步泵浦锁模掺铥光纤激光器的影响 |
4.2.2.4 谐波同步泵浦锁模掺铥光纤激光器研究 |
4.3 本章小结 |
第5章 2μm混合锁模掺铥光纤激光器 |
5.1 2μm被动锁模掺铥光纤激光器 |
5.1.1 实验装置及原理 |
5.1.2 实验结果与分析 |
5.2 2μm混合锁模掺铥光纤激光器 |
5.2.1 实验装置及原理 |
5.2.2 实验结果与分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
(7)被动锁模光纤激光器中的孤子参量调控研究(论文提纲范文)
摘摘要要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 光纤激光器概述 |
1.2 锁模光纤激光器的基本原理及分类 |
1.2.1 锁模的基本原理 |
1.2.2 锁模光纤激光器的分类 |
1.2.3 输出孤子类型 |
1.3 被动锁模光纤激光器的锁模器件及研究进展 |
1.3.1 被动锁模光纤激光器的锁模器件 |
1.3.2 被动锁模光纤激光器的研究进展 |
1.4 本章小结 |
第2章 被动锁模光纤激光器中脉冲的传输方程及数值分析方法 |
2.1 光纤的基本特性 |
2.1.1 光纤的色散 |
2.1.2 光纤的非线性 |
2.2 脉冲在光纤中的传输方程 |
2.3 传输方程的数值分析方法 |
2.4 数值模拟脉冲的演化过程 |
2.5 本章小结 |
第3章 被动锁模光纤激光器中不同类型孤子的产生 |
3.1 引言 |
3.2 1.55 μm波段的不同类型孤子 |
3.2.1 1.55 μm波段的传统孤子 |
3.2.2 1.55 μm波段的展宽脉冲 |
3.2.3 1.55 μm波段的耗散孤子 |
3.3 2 μm波段不同类型孤子 |
3.3.1 2μm光纤激光器泵浦源的搭建 |
3.3.2 2μm波段的传统孤子 |
3.3.3 2μm波段的展宽脉冲 |
3.3.4 2μm波段的耗散孤子 |
3.4 传统孤子与展宽脉冲同腔输出 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于色散管理的孤子脉冲宽度调控 |
4.1 引言 |
4.2 飞秒孤子脉冲的产生 |
4.3 不同脉冲宽度孤子同时输出 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于双折射滤波效应的孤子波长调谐 |
5.1 引言 |
5.2 1.55 μm波段的波长可调谐孤子 |
5.2.1 BP-SA的制备与表征 |
5.2.2 实验装置及原理 |
5.2.3 实验结果及分析 |
5.2.4 数值模拟及分析 |
5.3 2μm波段的波长可调谐孤子 |
5.3.1 实验装置及原理 |
5.3.2 实验结果及分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于F-P微腔的束缚态孤子间距锁定 |
6.1 引言 |
6.2 间距锁定的束缚态孤子锁模 |
6.3 束缚态孤子的形成动力学过程 |
6.4 基于薛定谔方程的数值模拟及分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结和展望 |
7.1 本论文的主要研究成果 |
7.2 对未来工作的展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(8)基于2微米锁模光纤激光器及放大器的脉冲形态研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
缩略词表 |
第一章 绪论 |
1.1 2微米光纤激光脉冲的应用 |
1.2 锁模脉冲基本形态及研究现状 |
1.2.1 锁模单脉冲形态 |
1.2.2 锁模多脉冲形态 |
1.3 多波长锁模研究现状 |
1.4 锁模脉冲放大研究现状 |
1.5 本论文的主要研究内容及章节安排 |
第二章 被动锁模光纤激光器及放大器的理论模型 |
2.1 锁模激光器基本理论 |
2.1.1 锁模形成机制 |
2.1.2 锁模主要技术 |
2.2 光脉冲在光纤中的传输及放大理论 |
2.3 锁模理论模型 |
2.3.1 基于耦合非线性薛定谔方程的NPR锁模及混合锁模模型 |
2.3.2 基于三-五次金兹堡-朗道方程的锁模模型 |
2.4 数值求解方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于2μm被动锁模光纤激光器及放大器的单脉冲形态 |
3.1 实验装置及参数介绍 |
3.2 传统孤子 |
3.2.1 传统孤子产生 |
3.2.2 基于Lyot滤波器的传统孤子Kelly边带抑制及波长调谐 |
3.3 Kelly边带对传统孤子脉冲放大的影响 |
3.3.1 Kelly边带对传统孤子脉冲直接放大的影响 |
3.3.2 Kelly边带对传统孤子脉冲啁啾放大的影响 |
3.4 展宽脉冲 |
3.5 耗散孤子 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于2μm被动锁模光纤激光器的多脉冲形态 |
4.1 多脉冲产生机制 |
4.2 束缚态孤子 |
4.3 传统孤子谐波锁模 |
4.4 类噪声脉冲 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于2μm双波长锁模光纤激光器的不同形态脉冲共存 |
5.1 不同类型锁模脉冲共存态的研究现状 |
5.2 基于双波长NPR锁模的类噪声脉冲与谐波孤子共存 |
5.3 基于双波长混合锁模的耗散孤子与展宽脉冲共存 |
5.3.1 数值模拟 |
5.3.2 实验验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 三阶色散对锁模脉冲形态的影响 |
6.1 基于高阶色散的复杂锁模脉冲动力学发展现状 |
6.2 三阶色散对近零群速度色散区锁模孤子形态的影响 |
6.3 基于三阶色散的脉冲周期扰动 |
6.4 具有不同脉冲参数的双脉冲束缚态 |
6.4.1 实验结果 |
6.4.2 模拟验证 |
6.5 三阶色散对耗散孤子共振的影响 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本论文工作总结 |
7.2 本论文主要创新点 |
7.3 对未来工作的展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(9)利用激光主动锁模实现光纤传感的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的目的和意义 |
1.2 光纤光栅外腔的半导体激光器的国内外研究现状 |
1.3 主动锁模技术的研究现状 |
1.4 光纤光栅传感解调技术简述 |
1.4.1 可调谐光纤F-P滤波器解调 |
1.4.2 匹配光栅滤波解调法 |
1.4.3 可调谐窄带激光器解调法 |
1.4.4 干涉解调法 |
1.4.5 激光拍频解调法 |
1.5 论文的主要工作及全文安排 |
第二章 光纤光栅外腔半导体激光器的基本原理 |
2.1 半导体激光器的基本原理 |
2.2 光栅外腔的结构及特点 |
2.2.1 光栅外腔结构 |
2.2.2 光栅外腔的特点 |
2.3 外腔结构模式选择 |
2.4 等效腔理论 |
2.5 本章小结 |
第三章 主动锁模光纤激光器的理论基础及其技术方法 |
3.1 主动锁模光纤激光器的分类 |
3.1.1 采用调制器实现的主动锁模光纤激光器 |
3.1.2 以半导体激光器为调制器的主动锁模光纤激光器 |
3.1.3 以SOA实现的主动锁模光纤激光器 |
3.2 主动锁模的掺铒光纤激光器 |
3.2.1 掺铒光纤放大器 |
3.2.2 锁模的机理 |
3.3 本章小结 |
第四章 利用激光主动锁模实现光纤激光器可调谐性的实验系统 |
4.1 线性腔的激光主动锁模光纤激光器的实验装置 |
4.2 实验过程与结果 |
4.3 本章小结 |
第五章 利用激光主动锁模实现温度的测量 |
5.1 光纤光栅传感器的工作原理 |
5.2 利用激光主动锁模实现温度测量的实验原理 |
5.3 最佳频率的选取 |
5.4 利用激光主动锁模实现温度测量实验和结果 |
5.5 实验实验误差分析及后期设想 |
5.5.1 实验误差 |
5.5.2 实验后期设想 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间成果 |
(10)基于光纤激光器的微波信号产生及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 微波光子学概述 |
1.2 选题的背景和意义 |
1.3 研究现状及发展趋势 |
1.4 本论文的主要研究内容及各章内容的安排 |
第二章 光纤激光器拍频产生微波信号基础 |
2.1 光纤激光器基本概念 |
2.1.1 光纤激光器基本结构 |
2.1.2 光纤激光器分类 |
2.2 多波长布里渊光纤激光器 |
2.2.1 受激布里渊散射基本概念 |
2.2.2 受激布里渊散射物理过程 |
2.2.3 受激布里渊散射增益谱 |
2.2.4 受激布里渊散射阈值 |
2.3 锁模激光器 |
2.3.1 锁模激光器基本概念 |
2.3.2 锁模激光器基本原理 |
2.4 单纵模激光信号外差法产生高频微波信号基础 |
2.4.1 Sagnac环与可饱和吸收体相结合的滤波技术 |
2.4.2 反馈光纤环技术 |
2.4.3 外差法产生高频微波信号 |
2.5 锁模激光器产生高频微波信号 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于SBS效应的多波长布里渊光纤激光器 |
3.1 单倍布里渊频移间隔多波长布里渊光纤激光器 |
3.1.1 线形腔单倍布里渊频移间隔多波长布里渊光纤激光器 |
3.1.2 环形腔单倍布里渊频移间隔多波长布里渊光纤激光器 |
3.2 双倍布里渊频移间隔多波长布里渊光纤激光器 |
3.2.1 双倍布里渊频移间隔的产生结构及原理 |
3.2.2 多波长激光信号输出数量及可调谐性分析 |
3.3 三倍布里渊频移间隔多波长布里渊光纤激光器 |
3.3.1 三倍布里渊频移间隔的产生结构及原理 |
3.3.2 多波长激光信号输出数量及可调谐性分析 |
3.3.3 多波长激光信号输出稳定性测量 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于双波长布里渊光纤激光器产生高频微波信号 |
4.1 基于多纵模双波长布里渊光纤激光器产生高频微波信号 |
4.1.1 基于长增益光纤产生10.69GHz高频微波信号 |
4.1.2 基于长增益光纤产生21.38GHz高频微波信号 |
4.2 基于单纵模双波长布里渊光纤激光器产生高频微波信号 |
4.2.1 基于短增益光纤产生10.71GHz高频微波信号 |
4.2.2 基于双环结构产生10.70GHz高频微波信号 |
4.3 基于单纵模双波长布里渊光纤激光器产生可调高频微波信号 |
4.3.1 可调高频微波信号的产生结构及原理 |
4.3.2 单纵模激光信号的产生 |
4.3.3 可调高频微波信号稳定性及线宽分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于锁模光纤激光器产生高频微波信号 |
5.1 基于NPR效应的被动锁模光纤激光器产生高频微波信号 |
5.1.1 基于NPR效应的被动锁模光纤激光器结构及原理 |
5.1.2 基频锁模脉冲序列的产生 |
5.1.3 谐波锁模脉冲序列的产生 |
5.2 基于NPR效应和SESAM结合的混合锁模光纤激光器产生高频微波信号 |
5.2.1 基于NPR效应和SESAM结合的混合锁模光纤激光器结构及原理 |
5.2.2 单独SESAM作用下的锁模脉冲序列产生 |
5.2.3 混合锁模作用下的锁模脉冲序列产生 |
5.3 本章小结 |
第六章 基于拍频微波信号的高灵敏度温度传感系统 |
6.1 基于拍频微波信号的温度传感原理 |
6.2 高灵敏度温度传感系统实验研究 |
6.2.1 高灵敏度温度传感系统结构及原理 |
6.2.2 传感MBFL和参考MBFL输出光谱测量 |
6.2.3 温度传感特性分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 基于拍频调制技术的激光信号和微波信号混合传输系统 |
7.1 混合传输系统结构及工作原理 |
7.2 混合传输系统激光信号的发射和解调 |
7.2.1 利用激光信号模式发射强度调制的正弦模拟信号 |
7.2.2 利用激光信号模式发射强度调制的伪随机数字信号 |
7.3 混合传输系统微波信号的发射和解调 |
7.3.1 利用微波信号模式发射强度调制的正弦模拟信号 |
7.3.2 利用微波信号模式发射强度调制的伪随机数字信号 |
7.4 混合传输系统拍频调制过程仿真分析 |
7.5 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 论文的主要工作 |
8.2 论文的主要创新点 |
8.3 进一步研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的学术论文及其他成果 |
四、连续调谐多波长主动锁模光纤激光器(论文参考文献)
- [1]激光显示新型光源的研究[D]. 董天浩. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]高重频掺钬光纤激光器及其大气传输特性研究[D]. 林鹏. 长春理工大学, 2021(01)
- [3]高效率柱矢量光纤激光器[D]. 李宏勋. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]基于非线性效应及锁模掺铒光纤激光器的超短脉冲产生研究[D]. 姜小刚. 浙江大学, 2020(02)
- [5]关于多波长锁模掺铒光纤激光器的研究[D]. 刘梦霖. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [6]基于同步泵浦锁模技术的2 μm掺铥脉冲光纤激光器研究[D]. 张松林. 深圳大学, 2019(09)
- [7]被动锁模光纤激光器中的孤子参量调控研究[D]. 李文磊. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [8]基于2微米锁模光纤激光器及放大器的脉冲形态研究[D]. 王亚洲. 电子科技大学, 2019(01)
- [9]利用激光主动锁模实现光纤传感的实验研究[D]. 张玲娟. 河南师范大学, 2019(09)
- [10]基于光纤激光器的微波信号产生及其应用研究[D]. 贾青松. 长春理工大学, 2018(01)