基于特種光纖光柵器件的鎖模孤子光纖激光技術(shù)研究.pdf

1、鎖模光纖激光器作為重要的超短脈沖光源一直備受關(guān)注，并且在多個(gè)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，其中包括光纖通信、生物醫(yī)學(xué)以及光譜檢測(cè)等。近年來(lái)，隨著新型低維納米材料不斷涌現(xiàn)，鎖模光纖激光器技術(shù)出現(xiàn)了重大革新，并朝著全光纖化、超短光脈沖以及超寬光譜方向發(fā)展。作為鎖模技術(shù)的關(guān)鍵器件之一，低維納米材料展現(xiàn)出其他材料難以企及的可飽和吸收特性，包括超快響應(yīng)時(shí)間、可調(diào)控調(diào)制深度以及寬工作光譜范圍。采用單個(gè)二維材料可飽和吸收器件，可以實(shí)現(xiàn)光纖激光器的寬光譜范圍鎖模。

2、除可飽和吸收體之外，可調(diào)光譜濾波器是實(shí)現(xiàn)寬帶波長(zhǎng)調(diào)諧鎖模光纖激光器的另一關(guān)鍵器件。而作為全光纖化光譜濾波器，光纖光柵得益于其全光纖化結(jié)構(gòu)、低插入損耗以及低制備成本等優(yōu)勢(shì)在實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧鎖模光纖激光器中有著重要應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文主要基于兩類特種光纖光柵，即長(zhǎng)周期光纖光柵(LPG)和啁啾光纖布拉格光柵(CFBG)作為全光纖化濾波器件，同時(shí)采用碳納米管(CNT)薄膜作為寬帶可飽和吸收體，對(duì)多類全光纖化寬波長(zhǎng)調(diào)諧范圍鎖模光纖激光器進(jìn)行了研

3、究，獲得了多種波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)的超短脈沖光源，并對(duì)輸出的光波孤子特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與理論分析。論文的主要工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　詳細(xì)介紹了碳納米管/聚乙烯醇薄膜的制備方法，通過(guò)將該薄膜插入光纖活動(dòng)接頭中實(shí)現(xiàn)了光纖化的碳納米管寬帶可飽和吸收器件，并對(duì)其非線性飽和吸收特性進(jìn)行了測(cè)試和分析。
　　討論了相移型長(zhǎng)周期光纖光柵的工作原理、刻寫方法以及實(shí)驗(yàn)刻寫平臺(tái)，并且對(duì)不同參數(shù)的相移長(zhǎng)周期光纖光柵進(jìn)行了光譜測(cè)量和比較分析?；陂L(zhǎng)周

4、期光柵的通帶光譜特性，提出了一種適用于鎖模光纖激光器的新型“W”形光纖光柵濾波器。并通過(guò)調(diào)控該濾波器的工作溫度，實(shí)現(xiàn)了摻鉺鎖模光纖激光器的輸出波長(zhǎng)連續(xù)調(diào)諧，其調(diào)諧范圍覆蓋通信C和L波段。同時(shí)，還研究了相移長(zhǎng)周期光纖光柵的光譜帶寬對(duì)鎖模脈沖輸出光譜以及脈沖寬度的影響。
　　基于相移型長(zhǎng)周期光纖光柵的折射率響應(yīng)特性，提出了一種新型光微流調(diào)控鎖模光纖激光技術(shù)。其中，相移長(zhǎng)周期光纖光柵被埋入自行制備的微流控芯片中，通過(guò)精密調(diào)節(jié)流體的折射率

5、值，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)長(zhǎng)周期光柵光譜的精細(xì)調(diào)控，從而獲得了鎖模光纖激光器輸出波長(zhǎng)的連續(xù)調(diào)諧。實(shí)驗(yàn)中還觀察到了脈沖間距可變的束縛態(tài)光孤子對(duì)，并對(duì)其光譜和脈沖特性進(jìn)行了測(cè)量與分析。
　　詳細(xì)介紹了啁啾光纖布拉格光柵的工作原理以及刻寫技術(shù)，對(duì)獲得的啁啾光柵進(jìn)行了光譜測(cè)量以及時(shí)域特性計(jì)算分析。基于啁啾光纖布拉格光柵的寬帶反射光譜以及反常色散特性，提出并實(shí)現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)緊湊、高脈沖能量的孤子鎖模光纖激光器，提高了反常色散域光孤子分裂的峰值功率閾值，

6、獲得了高于孤子面積理論極限的脈沖能量輸出。同時(shí)還基于分布傅立葉數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)鎖模光孤子在光纖激光腔內(nèi)的傳輸特性進(jìn)行了理論仿真分析，討論了啁啾布拉格光柵的脈沖展寬效應(yīng)。
　　通過(guò)將啁啾光纖布拉格光柵固定于聚合物三角懸臂梁結(jié)構(gòu)中，基于布拉格光柵的應(yīng)力響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)了一種緊湊型可調(diào)諧光纖濾波器件。將該光纖濾波器件引入非保偏和保偏光纖激光器結(jié)構(gòu)中，分別獲得了波長(zhǎng)可調(diào)諧的矢量和標(biāo)量孤子脈沖輸出，同時(shí)還對(duì)相應(yīng)孤子脈沖的偏振特性進(jìn)行了測(cè)量和比