光纤激光频率梳关键技术的研究

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1、ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｙｇｙ博士学位论文馨论文题目光纤激光频車梳关健技朮的研龙作者姓名呉法規学科专业光学导师姓名毛灰和研尧员完成时二〇—八年三月间中齒科＃技术太＃博士学位论文馨光纤激光频率梳关键技术的研究作者姓名：吴浩煜学科专业：光学导师姓名：毛庆和研宄员二〇一完成时间：八年三月ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｙｇｙＡ’ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｄｏｃｔｏｒ

2、ｓｄｅｒｅｅｇＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒ－ＦｉｂｅｒＬａｓｅｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙｏｍｂＣ’ＡｕｔｈｏｒｓＮａｍｅ：ＷｕＨａｏｙｕＳｅｃｉａｌｉｔ：ＯｔｉｃｓｐｙｐＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＭａｏｉｎｈｅｐＱｇＦｉｎｉｓｈｅｄｔｉｍｅ：Ｍａｒｃｈ２０１８，中国科学技术大学学位论文原创性声明人在导师指导下进行研宄工作所取得的成本人声明所呈交的学位论文，是本果，。除已特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果一。与我同工作的同志对本研究

3、所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：裏张Ａ签字日期：加Ｋ中国科学技术大学学位论文授权使用声明一作为申请学位的条件之，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥ｇ：有学位论文的部分使用权，卩学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据，可以采用影印库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人一提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。开□保密（）＿＿年表洛碰－：作者签名：导师签名签字虐．４＜“日期

4、：知签字日期：减摘要一作为２０世纪最伟大的发明之，由频率控制的锁模激光所产生的光学频率梳在光频计量、光原子钟与时频传递、精密相干测量等领域具有重要应用。光纤，是近年来的研究重点激光频率梳结构简单、成本低且易于维护。本论文着重于光纤激光频率梳的关键理论和技术。从理论和实验方面对光纤激光频率梳开展了研宄，主要内容包括：一第，基于脉冲在光纤色散非线性传输所满足的非线性薛定谔方程ＮＬＳＥ（）和广义非线性薛定谔方程ＧＮＬＳＥ，研宄了锁模光纤激光脉冲特性、啁嗽脉冲（）Ｍｔ，光纤放大技术和高非线性光纤超连续谱的产生技术；基于ａｓｅｒ方程微扰理论研宄

5、了重复频率和偏移频率的传递函数；利用固定点模型，分析了光纤激光频率，梳的噪声特性和反馈机制并提出了噪声抑制方法与实现途径；二一第，提出了种基于飞秒光纤激光器的光频率梳设计方案。设计与研制出脉冲宽度５５ｆｓ、重复频率２１０ＭＨｚ的色散管理孤子锁模掺铒光纤激光器，优化设计了啁啾脉冲光纤放大链路，由负色散高非线性光纤产生了频率范围－－１０８０２３２０ｎｍ的倍频程超连续谱，经／２／自差拍检测出信噪比达３２ｄＢ的载波－Ｉ电路的ＰＬＬ的长期稳定的优越性包络偏移频率；论证了基于Ｐ，并基于此设计部分电路构建锁定电子链路；通过将重复频率的４次谐波和载波包络偏移频

6、率锁定到商用铷钟，实现了对光学频率梳的高精度锁定，１ｓ。测量结果表明计数门控时间下的重复频率和偏移频率标准偏差分别为０．６５ｍＨｚ和１．７６ｍＨｚ，１００ｓ＿１３Ｘ１１１０ＸＫＴ采样时间时下的Ａｌｌａｎ偏差分别为１．７４和１．８０。第三，研究了基于双倍周期锁模光纤激光器的光梳锁定机制和锁定结果。通一过优化激光腔内的ＯＦＳ－９８０长度，设计了种仅改变泵浦偏置电流就可实现基本被动锁模和双倍周期锁模之间切换，且两种状态下输出脉冲特性相仿的光纤激一光器。研究表明，双倍周期锁模产生的新梳齿模与原梳齿模强烈相关并具有致的载波包络偏移频率，采用反馈控制

7、腔长和激光泵浦功率的锁定方式同样适用。一此外－，仅改变泵浦偏置电流，经同／２／自差拍系统和与双倍周期锁模完全相同一的锁定电路，还实现了基本锁模运转下的光梳锁定，从而在同光纤系统实现了两种不同梳齿间隔的相位锁定光梳及其相互之间的切换。以上研宄结果对研制实用化的低噪声光纤激光频率梳以满足光频计量、光梳光谱和微波产生等领域的应用需求具有重要的参考价值。：光学频率梳；；光纤关键词；重复频率载波包络偏移频率；锁模光纤激光器放Ｉｍｍ大，超连续谱产生；噪