基于2微米脉冲光纤激光器的超连续谱及拉曼激光研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于2微米脉冲光纤激光器的超连续谱及拉曼激光研究学科专业光学工程学号201521050209作者姓名莫坤东指导教师李剑峰教授分类号密级注1UDC学位论文基于2微米脉冲光纤激光器的超连续谱及拉曼激光研究（题名和副题名）莫坤东（作者姓名）指导教师李剑峰教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2018.4论文答辩日期2018.5学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主

2、席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONSUPERCONTINUUMANDRAMANLASERBASEDON2μmFIBERLASERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:OpticalEngineeringAuthor:KundongMoSupervisor:Prof.JianfengLiSchool:SchoolofOptoelectronicscienceandengineering摘要摘要2μm高能脉冲光纤激光

3、器在工业加工、国防军事和医疗领域具有广泛的应用前景而备受关注。本文基于被动锁模技术研究2μm高能脉冲：类噪声脉冲、方波脉冲以及h型脉冲。在此基础之上研究了基于类噪声脉冲泵浦的高能拉曼激光产生，将产生的类噪声脉冲泵浦进入拉曼增益光纤在波长2167nm处得到了平均功率最大为358.9mW的拉曼激光，其中转化到一阶拉曼的效率为92%；此外研究基于类噪声脉冲和h型脉冲的超连续谱产生。论文研究内容具体如下：（1）基于非线性薛定谔方程，分析并求解了光脉冲在光纤中的传输方程，基于琼斯矩阵建立了基于（非线性偏振旋转效应）NPR结构的锁模模型；基于NPR数值模型模拟了类噪声脉冲，并分析了其演化

4、过程；分析了方波脉冲形成的平顶理论模型，数值仿真了方波脉冲的演化过程，并分析了泵浦功率对方波脉冲脉宽的影响。（2）在腔长为30m、色散为-2.4ps2的全负色散NPR被动锁模结构中获得了重复频率为5.8MHz的类噪声脉冲，在最大泵浦功率5.6W的情况下，得到的类噪声脉冲输出平均功率为436.25mW，获得的脉冲宽度为1.74ns，相应的脉冲能量为75.2nJ，脉冲的中心波长为1971.8nm，半高全宽为97.3nm，获得脉冲的信噪比为48.6dB；当腔长增加到240m时，我们得到了重复频率为863kHz的类噪声方波脉冲，同样在最大5.6W泵浦情况下，我们得到了脉宽为12.89

5、ns的方波脉冲，输出功率50mW，经过计算脉冲能量为58nJ，方波脉冲宽度随功率增加而线性增长；进一步的实验中，当腔长200m时，发现了一种h型脉冲，重频为980kHz，这种脉冲具有方波的一些特性，并且在相同泵浦功率下能够得到比方波更宽的脉宽，达到了24ns，最大的脉冲能量为183nJ。（3）使用峰值功率为63.4W的类噪声脉冲泵浦进6m的高掺锗光纤，产生了超过500nm的超连续谱；然后我们将峰值功率为160W的h型脉冲泵浦进10m的高掺锗光纤，产生了500nm的超连续谱。上面所用的掺锗光纤的长度都是经过实验得出的最佳长度。（4）将峰值功率为79.9W的类噪声脉冲泵浦进入25

6、m的掺锗光纤，在2167nm处获得了一阶拉曼激光。泵浦光转换到拉曼激光的光光转化效率最大达到92%。在最大转换效率情况下，输出的拉曼脉冲能量为145.9nJ，脉冲宽度为1.35ns。这也是目前2μm波段拉曼转换效率最高的结果。关键词：类噪声，方波，h型脉冲，拉曼激光器，超连续谱IABSTRACTABSTRACT2μmpulsedfiberlaserswithhighpulseenergyhaveattractedtremendousattentionduetoitswideapplicationsinindustrialprocessing,defense,military,

7、medicine,andsoon.Thisthesisinvestigates2μmhighenergypulsegenerationincludingnoise-likepulse,dissipativesolitonresonance(DSR),andh-shapedpulseundertheframeofpassivemode-locking.BypumpingaRamangainfiberwiththegeneratednoise-likepulse,pulsedRamanlaserwithav