论文部分内容阅读
超连续谱(Supercontinuum)具有光谱覆盖范围大、相干性高等特点,在生物医疗和光通信等领域有重要应用。超连续光谱通常由高峰值功率的脉冲光泵浦非线性介质产生,本文从脉冲机制与非线性介质两方面对最简单经济的产生超连续谱的方式进行了实验探索。本文主要内容如下: 首先,介绍了超连续谱的主要产生介质,重点阐述了光子晶体光纤(PCF)和锥形光纤的导光机理,两种非线性介质产生超连续谱的发展历程,锁模和调Q脉冲的产生机制,以及超连续谱产生过程中出现的各种非线性效应。 其次,搭建非线性偏振旋转锁模光纤激光器,获得连续锁模、调Q锁模和部分锁模脉冲;分别利用三种脉冲泵浦长度为10m的PCF,分析三种脉冲机制下光谱的展宽过程。在使用975nm处吸收系数为80dB/m的掺镱光纤时,锁模状态下,光谱未展宽;调Q锁模状态下,光谱展宽至740nm到1600nm;部分锁模状态下,光谱展宽范围从420nm到1700nm。在使用975nm处吸收系数为1200dB/m的掺镱光纤时,得到类噪声锁模状态,PCF后光谱输出范围从420nm到1700nm;调Q锁模状态时,激光器输出光谱范围为600-1700nm;而在部分锁模状态下,光谱未展宽。 再次,对光子晶体光纤进行拉锥处理,分别拉制不同锥腰长度、不同锥腰直径的拉锥光纤。搭建声光调Q激光器,采用谐振腔内激励拉锥光纤的形式,由谐振腔直接输出超连续谱,对比在该泵浦形式下,拉锥光纤参数不同时,产生超连续谱的区别。当拉锥光纤的锥腰直径越小,锥腰越长,非线性系数和非线性作用距离越大,脉冲调制频率越小,峰值功率越高,光谱扩展范围越广。在使用10m长的PCF,包层锥腰直径为30μm,锥腰长10mm时,光谱展宽范围从420nm到1700nm。 最后,搭建SESAM皮秒脉冲光纤激光器,脉冲重复频率为34.74MHz,将脉冲功率放大到1.04W,利用放大器泵浦上述拉锥光纤。当锥腰越细,长度越长时,可以获得更大的光谱范围。最终,在PCF长度为5m,锥腰直径为30μm,锥腰长15mm时,光谱范围覆盖585-1700nm。