【摘 要】
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近年来,随着2μm锁模光纤激光器的飞速发展,使其在生物医疗、激光测距、非金属材料加工、红外光学频率合成和高速光通信等领域都有着巨大的应用潜力。由于掺铥光纤在1.8μm到2.1μm波段的宽光谱激光增益范围内具有功率扩展性良好和效率高等优点,因此对于2μm掺铥锁模光纤激光器的研究引起了研究者们的极大兴趣。然而,在全光纤化的2μm激光器的谐振腔中,对基于光纤的多模干涉效应制成的类饱和吸收体进行锁模操作的
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近年来,随着2μm锁模光纤激光器的飞速发展,使其在生物医疗、激光测距、非金属材料加工、红外光学频率合成和高速光通信等领域都有着巨大的应用潜力。由于掺铥光纤在1.8μm到2.1μm波段的宽光谱激光增益范围内具有功率扩展性良好和效率高等优点,因此对于2μm掺铥锁模光纤激光器的研究引起了研究者们的极大兴趣。然而,在全光纤化的2μm激光器的谐振腔中,对基于光纤的多模干涉效应制成的类饱和吸收体进行锁模操作的研究相对较少。因此,本文开展了基于多模干涉效应的2μm脉冲光纤激光器的研究,并对多种超短脉冲的产生方法进行了实验分析,主要研究内容包括:1、研究了一种新兴的被动锁模方式——多模干涉锁模。通过在单模光纤激光器中熔接一段短的渐变折射率多模光纤搭建单模-多模-单模（SMS）结构,利用该结构的多模干涉效应实现类可饱和吸收机制,最终完成锁模脉冲操作。2、搭建了基于单SMS结构的2μm掺铥光纤激光器,实现了传统孤子脉冲与孤子分子脉冲输出。锁模需要对多模光纤长度进行精确控制,通过将多模光纤缠绕进偏振控制器中,实现类似可饱和吸收体的作用。研究了多模光纤长度对锁模性能的影响,表明该SMS锁模结构可以有效降低多模光纤长度对锁模性能的影响,最终在单SMS结构中可以实现稳定的传统孤子与孤子分子的转换。在泵浦功率为256 m W时,产生的传统孤子中心波长为1887.60 nm,其3 d B带宽为3.83 nm,脉冲宽度为3.18ps,同时实现25nm的可调谐范围;在泵浦功率为389m W时,实现中心波长为1888.12 nm,调制周期为2.72 nm的孤子分子。3、搭建了基于双SMS结构的2μm掺铥光纤激光器,研究了缠有渐变折射率多模光纤的偏振控制器对SMS结构锁模性能的影响。理论分析与实验相结合,对环形腔进行改良,抑制了脉冲不稳定的现象,最终在双SMS结构中实现稳定的传统孤子与束缚态脉冲输出。在泵浦功率为390m W时,传统孤子脉冲的中心波长为1987nm,脉冲宽度为3.39ps;3d B带宽为4.24nm;在泵浦功率为497m W时,双脉冲束缚态的中心波长为1984.28nm,调制周期为1.75nm。
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