瓦级MOPA结构ps脉冲光纤激光器

论文摘要

超短脉冲在工业、医学和光纤通信等领域具有广阔的应用前景,本文对被动锁模光纤激光器产生超短脉冲进行了研究。采用主振荡功率放大(MOPA)结构的被动锁模光纤激光器,其输出光的性能很大程度上依赖于种子源的性能,如何设计一个性能优良的种子源,就成为构建MOPA结构被动锁模脉冲光纤激光器的重要工作。对恢复时间为9ps和500fs的半导体可饱和吸收镜(SESAM)构建的种子源的性能进行了比较;对反射率为10%、90%、99.86%的光栅在构成种子源时的差异进行了比较;对前后向泵浦方式在构成种子源时的差异进行了比较;对腔长为4.5米和10米的种子源的性能进行了比较。以上的比较均是从输出功率、锁模波形图和光谱图等方面进行的。通过不同SESAM、不同光栅、不同泵浦方式和不同腔长的比较,确立了优化的种子源的设计方案。对腔长为4.5米和10米的种子源对一级和二级光纤放大器的影响进行了比较;对0.35米、0.6米和1米的掺镱光纤对一级光纤放大器性能的影响进行了比较,确定了其最佳的长度范围在0.6米～1米之间。通过比较,对制约光纤放大器性能的因素有了明确的认识,得出了相关的结论。优化设计了一个瓦级MOPA结构ps脉冲光纤激光器,并进行了实验。当泵浦功率为54mW时,种子源可以产生稳定的锁模输出,其重复频率为24.5MHz,脉冲宽度为30ps,最大平均输出功率为8.5mW,经一级放大后最大平均输出功率为112mW,经二级放大后最大平均输出功率为1.9W。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超短脉冲激光简介
• 1.2 MOPA结构锁模脉冲光纤激光器的国内外研究现状
• 1.3 课题研究意义和目的及论文的主要内容
• 第二章 实验的基本工作原理与结构介绍
• 2.1 被动锁模光纤激光器的工作原理
• 2.2 光纤放大器的工作原理
• 2.3 MOPA结构被动锁模ps脉冲光纤激光器
• 第三章 ps光纤种子源的研究
• 3.1 由不同SESAM构成的种子源的比对实验
• 3.1.1 输出功率比较
• 3.1.2 输出光谱比较
• 3.1.3 输出锁模脉冲波形比较
• 3.2 由不同光栅构成的种子源的比对实验
• 3.2.1 输出功率比较
• 3.2.2 输出光谱比较
• 3.2.3 输出锁模脉冲波形比较
• 3.3 采用前后向泵浦方式构成的种子源的比对实验
• 3.3.1 输出功率比较
• 3.3.2 输出锁模脉冲波形比较
• 3.3.3 输出光谱比较
• 3.4 不同腔长种子源的比对实验
• 3.4.1 输出功率比较
• 3.4.2 输出锁模脉冲波形比较
• 3.4.3 输出光谱比较
• 小结
• 第四章 两级光纤放大器的研究
• 4.1 一级光纤放大器的研究
• 4.1.1 不同种子源对一级光纤放大器的影响的比对实验
• 4.1.2 不同长度的掺镱光纤对一级光纤放大器的影响的比对实验
• 4.2 二级光纤放大器的研究
• 4.2.1 输出功率比较
• 4.2.2 输出锁模脉冲波形比较
• 4.2.3 输出光谱比较
• 小结
• 第五章 瓦级MOPA结构ps脉冲光纤激光器
• 5.1 种子源部分的实验结果
• 5.2 一级放大部分的实验结果
• 5.3 二级放大部分的实验结果
• 第六章 工作总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文