低抖動(dòng)鎖模光纖激光器及其泵浦產(chǎn)生超連續(xù)譜的展寬機(jī)理研究.pdf

1、低噪聲被動(dòng)鎖模光纖激光器作為一種特殊的脈沖激光器，因其能實(shí)現(xiàn)超低的強(qiáng)度噪聲和時(shí)間抖動(dòng)而被廣泛應(yīng)用在光學(xué)采樣、頻率計(jì)量等領(lǐng)域，同時(shí)還是產(chǎn)生超穩(wěn)定光纖超連續(xù)譜(Supercontinuum，SC)的理想泵浦光源。本論文以激光器作為突破口，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種高重復(fù)頻率低抖動(dòng)鎖模光纖激光器，通過(guò)優(yōu)化腔結(jié)構(gòu)從而降低激光器的噪聲。并利用該激光器作為泵浦光源，在已有的理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究皮秒脈沖泵浦超連續(xù)譜的展寬機(jī)理并優(yōu)化其噪聲特性與相干性。
　

2、　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)對(duì)泵浦相對(duì)強(qiáng)度噪聲(RIN)到激光器RIN的轉(zhuǎn)換率進(jìn)行建模發(fā)現(xiàn)，在低偏移頻率區(qū)域，RIN的轉(zhuǎn)換率大小是以激光器斜率效率大小的平方為尺度的。定量證明了高重復(fù)頻率低抖動(dòng)鎖模光纖激光器的腔內(nèi)泵浦反射在有效減小鎖模閾值并增大斜率效率的同時(shí)也會(huì)惡化激光器的噪聲特性，為光纖鎖模激光器的設(shè)計(jì)提供了新的優(yōu)化思路。⑵利用光纖延遲脈沖干涉技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)上證明了相鄰脈沖的平均干涉譜條紋可見(jiàn)度可作為SC產(chǎn)生過(guò)程中的相位波動(dòng)(即光譜相位

3、相干度)的判據(jù)。并利用低噪聲鎖模激光器作為泵浦光源，在皮秒量級(jí)脈沖寬度下，深入研究了SC產(chǎn)生過(guò)程中調(diào)制不穩(wěn)定區(qū)域?qū)θ珟捁庾V相位相干度的影響機(jī)理。⑶利用低噪聲鎖模激光器作為泵浦光源，從實(shí)驗(yàn)上深入研究了光怪波(Rogue Waves)產(chǎn)生的原因：受噪聲驅(qū)動(dòng)的調(diào)制不穩(wěn)定性。當(dāng)泵浦激光器中的隨機(jī)量子噪聲恰巧發(fā)生在調(diào)制不穩(wěn)定性增益譜的最大值處或附近時(shí)，會(huì)大大增強(qiáng)SC的調(diào)制不穩(wěn)定性強(qiáng)度，增大SC的光譜寬度，從而產(chǎn)生光怪波。并從理論上解釋了利用連續(xù)

4、光和泵浦光共同作用下使得光纖SC的調(diào)制不穩(wěn)定性增強(qiáng)的原因：諧振種子調(diào)制不穩(wěn)定性的級(jí)聯(lián)四波混頻和布拉格散射。研究發(fā)現(xiàn)在給定色散值和非線性系數(shù)后，存在一個(gè)關(guān)鍵功率值Pcr，當(dāng)泵浦功率小于該值時(shí)，則不會(huì)發(fā)生種子光增強(qiáng)調(diào)制不穩(wěn)定性效應(yīng)的現(xiàn)象。⑷通過(guò)理論與仿真研究并設(shè)計(jì)了基于硫化物As2Se3波導(dǎo)產(chǎn)生SC，并分析了所產(chǎn)生SC的相干度。硫化物As2Se3具有極高的非線性折射率n2，因而能夠有效的降低泵浦脈沖的功率并縮短波導(dǎo)長(zhǎng)度，從而降低脈沖的傳輸損