全光纤超短脉冲光源的理论与实验研究

论文摘要

在新一代超高速光纤通信系统中,时分复用（OTDM）与波分复用（WDM）技术结合是未来全光网络的发展趋势,于是围绕全光网的功能器件研究成为持续性研究热点。作为OTDM和WDM通信系统中的关键技术,Er3+/Yb3+共掺超短脉冲光源受到越来越多的关注。利用包层泵浦耦合技术能够将高功率的多模泵浦光有效的耦合进双包层光纤中,提高了光光转换效率,降低了成本,使高功率超短脉冲光纤激光器的实现成为可能。本论文从理论和实验两方面对超短脉冲光纤光源进行了较为深入细致的研究。本论文的主要内容包括:I、在广泛查阅文献的基础上,回顾了激光和光纤激光器的发展历史,对光纤激光器的研究现状、发展趋势、优点及其应用进行了综述。II、介绍了双包层光纤的结构,并且利用二维分析法和三维射线追踪法分析了不同内包层形状对泵浦光的吸收特性。III、介绍了一些常用的包层泵浦耦合技术,对比了各种包层泵浦耦合技术在实际应用中的优缺点,并且分析了在实际应用中选择泵浦方案时的评估标准。IV、详细介绍了光纤激光器中超短脉冲的形成技术,分析了各种技术的实现原理,并且讨论了各种技术产生的脉冲所具有的特点。V、分析了Er3+/Yb3+共掺光纤的原理。利用非线性偏振旋转（NPR）机制,在同一被动锁模全光纤孤子激光器中,实现了单孤子锁模脉冲序列、高阶谐波孤子锁模脉冲序列、调Q锁模脉冲序列和调Q脉冲序列。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 激光的理论基础
• 1.2 光纤激光器
• 1.2.1 光纤激光器的概述
• 1.2.2 光纤激光器的发展
• 1.2.3 包层泵浦光纤激光器的发展现状及趋势
• 1.2.4 光纤激光器独特的优点
• 1.2.5 光纤激光器的应用
• 1.3 本论文的主要内容
• 第二章 双包层光纤的工作原理
• 2.1 双包层光纤的结构
• 2.2 光纤波导的基本理论
• 2.3 双包层光纤内包层形状对泵浦光的吸收影响分析
• 2.4 利用几何光学分析双包层光纤的吸收率
• 2.4.1 二维分析法
• 2.4.2 三维射线追踪发
• 2.4.3 结果分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 包层泵浦耦合技术
• 3.1 端面泵浦耦合技术
• 3.1.1 通过透镜直接耦合
• 3.1.2 光纤对接直接耦合
• 3.2 侧面泵浦耦合技术
• 3.2.1 V形槽侧面泵浦耦合技术
• 3.2.2 微棱镜侧面泵浦耦合技术
• 3.2.3 光纤角度磨抛侧面泵浦耦合技术
• 3.2.4 内嵌反射镜侧面泵浦耦合技术
• 3.2.5 二元衍射光栅侧面泵浦耦合技术
• 3.2.6 锥形光纤束侧面泵浦耦合技术
• 3.3 选择泵浦方案时的评估标准
• 3.4 本章小结
• 第四章 光纤激光器超短脉冲形成技术
• 4.1 调Q 技术
• 4.1.1 主动调 Q
• 4.1.1.1 电光调 Q
• 4.1.1.2 声光调 Q
• 4.1.2 被动调 Q
• 4.1.2.1 可饱和吸收体调 Q
• 4.1.2.2 利用光纤非线性效应调 Q
• 4.2 锁模技术
• 4.2.1 主动锁模
• 4.2.1.1 振幅调制锁模
• 4.2.1.2 相位（频率）调制锁模
• 4.2.1.3 有理数谐波锁模
• 4.2.2 被动锁模
• 4.2.2.1 可饱和吸收体锁模
• 4.2.2.2 非线性光纤环形镜（NOLM）或非线性光纤放大环形镜（NALM）锁模
• 4.2.2.3 非线性偏振旋转（NPR）锁模
• 4.3 本章小结
• 3+/Yb³⁺共掺超短脉冲孤子激光器的实验研究'>第五章 低阈值 Er³⁺/Yb³⁺共掺超短脉冲孤子激光器的实验研究
• 3+/Yb³⁺共掺的基本原理'>5.1 Er³⁺/Yb³⁺共掺的基本原理
• 5.1.1 速率方程
• 5.1.2 泵浦光束和激光光束的属性
• 3+/Yb³⁺共掺环形腔被动锁模孤子激光器的实验研究'>5.2 低阈值 Er³⁺/Yb³⁺共掺环形腔被动锁模孤子激光器的实验研究
• 5.2.1 实验装置
• 5.2.2 实验结果及分析
• 5.2.2.1 单孤子光脉冲
• 5.2.2.2 谐波锁模光脉冲
• 5.2.2.3 调Q 锁模光脉冲
• 5.2.2.4 调Q 光脉冲
• 5.3 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢