高功率啁啾脈沖在光纖中的非線性傳輸為.pdf

1、本論文的研究工作主要受到國家自然科學(xué)基金《高功率啁啾脈沖在單模光纖中的非線性傳輸特性研究》及863 面上基金項(xiàng)目《超大模場高功率光纖寬帶傳輸與放大技術(shù)研究》的資助。
　　 新型高功率激光前端系統(tǒng)是我國為研究慣性約束核聚變而開發(fā)的新一代高功率激光器系統(tǒng)的重要組成部分之一，前端系統(tǒng)的主要功能是為后續(xù)系統(tǒng)提供具有一定能量和脈沖寬度且可以任意整形的激光脈沖。在整形方案中，為了減小整形脈沖因基元脈沖間的干涉而出現(xiàn)的調(diào)制結(jié)構(gòu)，前端系統(tǒng)的方案

2、之一是采用啁啾脈沖堆積的技術(shù)，同時為了提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其采用了全固化、全光纖的設(shè)計的方案。單模光纖的有效應(yīng)纖芯截面很小，脈沖在光纖中傳輸時，光纖中的能量密度會很大，致使高功率狀態(tài)下光纖中的非線性效應(yīng)非常的明顯，從而引起脈沖發(fā)生形變，因此研究啁啾基元高斯脈沖在光纖中的非線性傳輸行為對整個系統(tǒng)的研發(fā)具有非常重要的指導(dǎo)意義。本論文主要研究了中心波長為1053nm、脈沖寬度為100ps、光譜寬度為1.2nm、峰值功率為kW 量級的啁啾高斯

3、脈沖在光纖中傳輸時色散和非線性效應(yīng)對脈沖的影響。
　　 本論文主要的研究工作包括：
　　 1. 采用廣義的非線性薛定諤方程及對稱分步傅立葉算法，模擬分析了傳輸過程中色散和非線性效應(yīng)對脈沖時域和頻域特性的影響。分析主要集中在脈沖峰值功率kW 量級的高功率激光系統(tǒng)。
　　 2. 給出了啁啾脈沖的色散升序表達(dá)式并驗(yàn)證其合理性。當(dāng)啁啾脈沖在光纖中傳輸時，色散對其的影響與入射脈沖的初始啁啾有關(guān)，而且在研究中發(fā)現(xiàn)在無啁啾情況

4、下定義的色散長度并不能準(zhǔn)確的反映出色散對啁啾脈沖的影響程度，為此,我們對啁啾脈沖的色散重新定義。
　　 3. 定義了用于衡量傳輸過程中脈沖形變程度的脈沖形變因子，定量地研究了中心波長為1053nm、功率為kW 量級的啁啾高斯脈沖在單模光纖中傳輸時，傳輸長度、初始脈沖功率及初始啁啾對脈沖形變的影響。
　　 同時還模擬分析了入射功率對脈沖光譜的影響。
　　 本論文的創(chuàng)新型成果為：
　　 1. 數(shù)值分析了初始啁

5、啾對色散的影響，提出了用于衡量啁啾脈沖受色散影響程度的色散長度LDC，為理論和工程設(shè)計時估算色散對脈沖的影響程度提供依據(jù)。
　　 2. 定義了用于衡量脈沖形變大小的脈沖形變因子，模擬分析了100ps 啁啾高斯脈沖在單模光纖中傳輸時，脈沖形變因子、初始啁啾、傳輸長度等之間的關(guān)系。結(jié)果表明：在相同的輸入功率條件下，與負(fù)啁啾脈沖和無啁啾脈沖相比，正啁啾脈沖在傳輸過程中產(chǎn)生的形變最?。辉诿}沖的初始啁啾一定時，臨界長度隨著入射功率的增加而