3μm波段被動鎖模光纖激光器及寬帶超連續(xù)譜產生的研究.pdf

1、3μm超短脈沖激光在軍事、醫(yī)療、科技等領域具有廣泛的應用前景，目前已被應用于光譜學、遠距離傳感、頻率計量、自由空間通訊、激光手術、激光探測和測距、導彈制導和中紅外非線性光學高效率泵浦。因為光纖激光器具有結構簡單緊湊、穩(wěn)定性高、散熱性好、光束質量高以及成本低的特點。所以3μm波段的鎖模光纖激光器是激光器領域的一個重要發(fā)展方向，受到了激光器領域研究人員的廣泛關注。本文主要對3μm被動鎖模光纖激光器進行數值仿真研究和實驗探究。
　　在數

2、值仿真研究部分，本文首先推導了描述激光脈沖在增益光纖中傳輸演變的耦合金茲堡-朗道方程(G-L方程)。然后分析了基于可飽和吸收體(SA)和非線性偏振旋轉(NPR)結構的被動鎖模光纖激光器原理，并建立了不同腔形、不同鎖模原理的被動鎖模光纖激光器數學模型。最后基于建立的鎖模光纖激光器數學模型，對3μm被動鎖模Ho3+/Pr3+共摻ZBLAN光纖激光器進行了數值模擬研究。結果表明，通過在 NPR鎖模光纖激光器腔內加入 SA，可使得激光器系統(tǒng)對增

3、益光纖的長度選擇更為寬泛，對泵浦強度的限制更低，對腔內的激光偏振狀態(tài)要求更低，通過調節(jié)偏振波片，更容易出現穩(wěn)定鎖模脈沖輸出。
　　在實驗探究部分，我們首先基于液相沉積(LPE)方法制備出了高質量的多層黒磷(BP)材料，并制作了調制深度為41.2％，飽和強度為3.767MW/cm2的黒磷可飽和吸收體（BPSA）?；?BPSA，我們獲得了脈沖寬度為8.6ps，重復頻率為13.987MHz，脈沖能量為6.28nJ，輸出功率為87.8m

4、W的2866.7nm鎖模脈沖激光。成功的證實了二維材料黒磷作為3μm波段SA產生脈沖的可能性。另外，我們嘗試搭建了基于NPR+半導體可飽和吸收鏡（SESAM）的3μm混合鎖模Ho3+/Pr3+共摻ZBLAN光纖激光器。結果發(fā)現混合鎖模光纖激光器中NPR結構并沒有發(fā)揮等效可飽和吸收體的作用，僅SESAM發(fā)揮脈沖調制作用產生了調Q脈沖。通過實驗和仿真模擬，我們分析了此現象的原因并給出了實驗裝置的改進方案。在混合鎖模光纖激光器系統(tǒng)中，當泵浦功

5、率無法進一步提升時，為了結合NPR和SESAM的優(yōu)點產生鎖模脈沖輸出，應當選用低飽和能量的SESAM，并且要充分考慮到腔內能夠產生的脈沖強度水平設計增益光纖的長度。
　　最后，我們設計了適用于采用1550nm、2000nm和2870nm三種波長的脈沖激光器作為泵浦源產生中紅外超連續(xù)譜的的As2S3懸吊芯高非線性光纖，并基于廣義非線性薛定諤方程對所設計的三種光纖中的超連續(xù)譜產生進行了仿真優(yōu)化。通過優(yōu)化，在仿真模擬中，我們利用2870