基于拉曼孤子自频移效应的2μm飞秒脉冲光纤激光器研究

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1、分类号：O437.3单位代码：10183研究生学号：2013512037密级：公开研吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于拉曼孤子自频移效应的2μm飞秒脉冲光纤激光器研究Researchon2μmfemtosecondpulsefiberlasersbasedonRamansolitonself-frequencyshift作者姓名：高雪健专业：微电子学与固体电子学研究方向：飞秒光纤激光器指导教师：秦冠仕教授培养单位：电子科学与工程学院2016年6月基于拉曼孤子自频移效应的2μm飞秒脉冲光纤激光器研究Researchon2μmfemtosecondpulsefiberlasersbased

2、onRamansolitonself-frequencyshift作者姓名：高雪健专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：秦冠仕教授学位类别：理学硕士答辩日期：2016年5月31日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博±（或硕±）学位论文原创性声明：本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内

3、容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：＾八年月曰《摘要摘要基于拉曼孤子自频移效应的2μm飞秒脉冲光纤激光器研究2μm波段的飞秒脉冲光纤激光器在工业控制、大气监测、有毒气体探测、生物医疗、国防、光学传感和光学成像等诸多领域中都具有潜在的应用，近年来成为人们研究的热点。利用锁模，光参量过程产生和拉曼孤子自频移产生等方法可实现2μm飞秒脉冲光纤激光器。与基于其他方法实现的2μm飞秒脉冲光纤激光器相比，利用拉曼孤子自频移

4、产生的方法实现的2μm飞秒脉冲光纤激光器具有工作波长调谐范围大，易于实现全光纤化，和成本低廉等优点，并且可输出无基座的高功率飞秒脉冲。在非石英光纤中容易产生2μm波段的拉曼孤子，但是非石英光纤的熔点通常与石英光纤的熔点不同，很难将它们焊接在一起，因此利用非石英光纤很难实现全光纤结构的2μm波段的飞秒脉冲光纤激光器。本文在单模阶跃型石英光纤中产生了波长可调谐的拉曼孤子，实现了全光纤结构的2μm波段波长可调谐的飞秒脉冲拉曼孤子激光器，对单模阶跃型石英光纤中孤子自频移的产生开展了相关理论、数值模拟和实验的研究。首先，本文阐述了光纤中孤子自频移产生的原理以及光孤子的形成、受激拉曼散射和高阶孤子分

5、裂等影响孤子自频移的主要因素。接着，本文推导了描述光脉冲在光纤中传输的广义非线性薛定谔方程，通过求解非线性薛定谔方程数值模拟了单模石英光纤中的孤子自频移现象，研究了孤子自频移产生的机制以及泵浦参数和光纤参数对孤子自频移产生的影响。在实验上，本文使用通过优化啁啾放大系统得到的1.56μm高功率单脉冲飞秒激光泵浦高非线性的单模阶跃型石英光纤获得了波长从1584nm到1965nm范围内可调谐的“纯净”的拉曼孤子。随后本文进一步增加泵浦光的平均功率获得了1982nm的拉曼孤子，经滤波后对1982nm的拉曼孤子激光进行了放大，最终得到了波长为1982nm，平均功率为860mW，脉宽为560fs的飞

6、秒拉曼孤子激光。关键词：孤子自频移，2μm，光纤激光器，飞秒激光，单模石英光纤IAbstractAbstractResearchon2μmfemtosecondpulsefiberlasersbasedonRamansolitonself-frequencyshiftRecently,femtosecondpulsefiberlasersaround2μmbecomeresearchhotspotsbecausetheyhavevariousapplicationsinindustrialprocesscontrolling,atmospheremonitoring,toxicgases

7、detecting,biotherapy,nationaldefense,opticalsensingandopticalimaging.Afewmethodshavebeenusedtorealizefemtosecondpulsefiberlasersaround2μmincludingmode-locking,opticalparametricgeneration,Ramansolitonself-frequencyshift