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多波长及锁模光纤激光器的理论与实验研究

密集波分复用(DWDM)和光时分复用(OTDM)是实现光纤通信系统升级扩容的有效途径,而多波长信号及高重复频率的超短光脉冲的产生则是与其相对应的两种关键技术。多波长掺铒光纤激光器(MW-EDFLs)可以同时为多个波长信道提供所需光源,被认为是未来长距离大容量的光纤通信系统的理想光源。此外多波长光纤激光器还广泛应用于光传感、光谱分析、光信息处理等领域。所以,多波长光纤激光器的研制无疑具有重要的意义。而在未来的全光通信网及超高速大容量光纤通信系统所可能采用的光源中,主动锁模光纤激光器是极具开发潜力的超短光脉冲源。本论文从理论和实验两方面对多波长光纤激光器、主动锁模光纤激光器及相关技术进行了较为深入细致的研究,并取得了若干创新性成果。主要内容包括:1.对多模光纤布拉格光栅的特性进行了理论及实验研究,并首次将多模光纤光栅应用于光纤激光器进行波长选择,得到了室温下稳定工作的可开关双波长的掺镱及掺铒光纤激光器。仅仅通过调整腔内偏振控制器的状  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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被动锁模光纤激光器输出孤子特性研究

锁模光纤激光器所产生的高重复率高能量的超短光脉冲可以成为光通信系统中理想的信息载体。它具有高增益、高转换效率、高稳定性、低阈值和低成本等优点,在精密机械加工、非线性频率变换、传感、医疗和国防等领域有广泛的应用前景。根据锁模实现方式的不同,锁模光纤激光器可分为主动锁模和被动锁模光纤激光器,被动锁模光纤激光器作为成本低、可靠性高的超快光源,得到广泛深入的研究。被动锁模光纤激光器是真正的全光纤器件,利用光纤的色散和非线性效应作用,能够产生超短的光脉冲。根据谐振腔中总色散值的不同,被动锁模光纤激光器可以产生传统光孤子、自相似脉冲、展宽脉冲和耗散孤子。传统光孤子存在于可积系统,也就是守恒系统中。耗散孤子的概念区别于传统的光孤子,它存在于非守恒系统。光纤激光器谐振腔中总的群速度色散为正值时,会产生耗散孤子。耗散孤子可以产生很高的脉冲能量,而且能够克服传统光孤子受到的能量限制,当脉冲能量较高时能够抵御光波分裂,这些特点使其成为超快激光研究领域...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)

稀土掺杂光纤激光器研究

由于稀土掺杂的光纤激光器在许多领域展现出诱人的应用前景,并呈现出逐步替代现有传统高功率激光器的趋势,因此,开展稀土掺杂光纤激光器,如3μm与2μm级联振荡Ho~(3+):ZBLAN光纤激光器、Tm~(3+):Ho~(3+)共掺石英光纤激光器以及Er~(3+):Yb~(3+)双包层共掺光纤激光器等的理论与新技术研究,不仅具有重要的科学价值,而且将对促进我国医疗、通信、军事、工业加工等领域的发展有着十分重要的意义。本论文的主要研究工作及创新如下:1、在国内首次基于3μm与2μm级联振荡Ho~(3+):ZBLAN光纤激光器的工作原理建立了1.1μm带泵浦下级联振荡Ho~(3+):ZBLAN光纤激光器的动态、稳态速率方程以及功率传输方程与相应的边界条件,建立了比较完善的理论模型,并进行了该激光器稳态、动态特性的数值分析。数值分析表明,级联振荡Ho~(3+):ZBLAN光纤激光器具有极高的能量转换效率,并容易产生级联振荡。2、国内首次从实...  (本文共166页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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超短脉冲掺镱光纤激光器的研究

掺稀土元素光纤激光器和超短脉冲技术是近年来国际上十分热门的两个光学研究领域,本文着眼于结合这两个领域相关技术的优势,以国家863-416项目“掺Yb光纤激光器的关键技术研究”为背景,针对神光Ⅲ前端系统亟待解决的问题,对应用于神光Ⅲ前端系统的高性能普通掺Yb~(3+)光纤激光器和掺Yb~(3+)光纤超短脉冲锁模激光器进行了深入的研究:将计算机仿真和具体实验相结合,对掺Yb~(3+)光纤激光器输出特性参数(阈值功率、输出激光功率、增益等)与腔构参数(光纤长度、输出耦合比、泵浦方式等)之间的关系进行了详细推导,对掺Yb~(3+)光纤超短脉冲激光器的稳定特性、带宽特性、自启动特性等性能进行了详细分析,并研制出高性能的普通掺Yb~(3+)光纤激光器和掺Yb~(3+)光纤超短脉冲激光器;利用啁啾光纤光栅的色散补偿特性,提出实现全光纤结构fS量级掺Yb~(3+)光纤脉冲激光器的新颖方案;研制出了利用光栅对压缩获得超短脉冲的光纤激光器;研制出可...  (本文共173页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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高性能锁模光纤激光器研究

超短光脉冲的产生不仅是实现OTDM/WDM的关键技术之一,同时也是非线性光学、超快光学等研究方向的前沿课题。光纤激光器以掺稀土元素光纤作为增益介质,与半导体激光器相比,具有增益特性好、转换效率高、阈值低、输出光束质量好、与现有通信系统相兼容等特点;与传统固体激光器相比,其具有体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高等优点,是目前超短脉冲激光技术领域中的热点研究课题。本论文主要围绕掺Er~(3+)锁模光纤激光器,结合实验室现有条件进行了如下工作:(1)研究了光纤激光器锁模物理机制,对比分析了各种锁模技术优缺点,根据锁模光纤激器腔体结构,归纳总结了6种传输结构分析模型,并针对各种传输模型讨论了其相应的锁模脉冲传输方程。(2)提出了一种新型的分步有限差分(SSFD)算法来求解非线性锁模脉冲传输方程。结果表明,该算法可以有效地提高脉冲传输方程的计算速度和精度,特别是在分析强非线性问题时,相比分步傅利叶变换(SSFT)和传统有限差分(FD)算法...  (本文共177页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)

全光纤型包层泵浦掺镜离子光纤激光器的研究

包层泵浦光纤激光器是近年来发展起来的一种新型激光器件,它以优良的性能在光通信、光传感、工业加工、医疗以及军事等领域中发挥着显著的作用。同传统光纤激光器相比,包层泵浦技术的采用,极大提高了泵浦光的利用效率,推动了高性能光纤激光器的发展。目前,对各类高性能的光纤激光器的研制开发和应用研究,已成为激光领域的一个研究热点。伴随包层泵浦光纤激光器的相关技术的进步和性能的提高,这种新型的高效率、长寿命、小体积、高性能光纤激光器正逐步取代体积庞大的激光器(如CO_2和YAG激光器等),成为激光家族的主体。对高性能包层泵浦光纤激光器的研究与开发已成为我国装备技术的新亮点。本论文首先对包层泵浦光纤激光器的工作原理进行了阐述,分析了包层泵浦光纤激光器的关键技术和工艺方法;概括性评述了包层泵浦光纤激光器研究进展和应用前景。包层泵浦技术的采用为光纤激光器的各项性能指标的提高提供了有利的支持。因此在本论文中采用几何光学和纤维光学模式理论的方法,分析了不同...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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基于再生锁模光纤激光器的可调谐光孤子源研究

40Gbit/s光通信的兴起带来了归零(RZ)码技术的研究热潮。利用无啁啾或低啁啾的光脉冲序列外加数据调制是产生高质量光学RZ码的一种可靠方案,其关键是获得一个稳定性良好的变换限脉冲光源。再生锁模光纤激光器(RMLFL)克服了常规锁模光纤激光器受温度环境影响的缺点,可以长期稳定地输出波长、脉宽可调的高重复率变换限脉冲,是RZ光源的最佳方案之一。RMLFL结合脉冲压缩技术、超连续(SC)谱产生技术和频谱滤波技术,能提供一个宽带、多波长或宽带单波长可调的理想脉冲光源,可作为实验室工具性光孤子源,应用于光时分复用(OTDM)、孤子传输、计量测试等许多领域。根据以上思路,我们开展的具体工作和取得的相应成果如下: 1.从再生锁模工作原理出发,以10GHz RMLFL为对象,对再生回路的各基本RF组件进行了详细的论证、设计和测试工作; 讨论了色散位移光纤+滤波器抑制超模噪声的方案,并解析分析了这种激光器带来的孤子效应原理; 设计制作了符合1...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>