一、光纤环形激光器中锁模脉冲均匀性的理论分析和实验研究（论文文献综述）
李对对[1]（2021）在《基于石墨烯光调制器的可调高重频光纤激光器研究》文中研究表明随着激光技术的快速发展,具有高重复频率的激光目前已广泛应用于光通信、光频梳、非线性显微镜和激光加工等领域,成为继高功率、多波长、超短脉冲和超宽光谱以外的又一重要研究方向,尤其在光通信领域,逐渐成为支柱型技术,因此也对其激光的重复频率提出了越来越高的要求。如何设计出结构紧凑、成本低廉,且可以输出更高重频激光的激光器成为了当下的研究热点之一。针对这一需求,本论文研究了两种结构紧凑的光纤激光器来获得重复频率可调的超高重频超短脉冲激光,通过使用性能优异的石墨烯二维材料作为可饱和吸收体来产生脉冲并压窄脉冲宽度,同时结合光纤微环谐振腔或马赫增德尔干涉仪进一步提高激光脉冲的重复频率,获得了输出激光的重复频率可调的超高重频激光脉冲序列。本论文的主要研究内容及创新成果如下:1.在综述了高重频光纤激光器的研究背景以及应用前景的基础上,分析了光纤微环谐振腔MRR（Microring resonator）和马赫增德尔干涉系统MZI（Mach-Zehnder interferometer）作为光学梳状滤波器的滤波机理以及传输理论,并对MRR和MZI的滤波特性进行了演化分析,进一步说明了不同参数对滤波结果的影响;2.搭建了石墨烯调制-光纤微环滤波的可调高重频光纤激光器,通过设计石墨烯锁模掺铒光纤激光器,并在其中熔入一个光纤微环谐振腔作为梳状滤波器,得到了重复频率为106.04 GHz的脉冲序列。之后通过调节微环半径来改变输出脉冲的重复频率,最高获得了 292.4 GHz重复频率的脉冲;3.搭建了石墨烯调制协同MZI的重复频率可调的高重频光纤激光器,以还原氧化石墨烯薄膜用作可饱和吸收体,在掺铒环形光纤激光腔内加入MZI干涉仪,通过不断调节光纤延迟线或偏振控制器的情况下,获得了重复频率在101.21 GHz到11.11 THz之间变化的高重频脉冲序列。通过调节MZI两臂之间的光程差可以使重复频率连续变化,也可以通过调节偏振控制器和改变泵浦功率使重复频率发生整数倍的增长。这一结果使产生重复频率高于10 THz的激光成为了可能,并且全光纤的结构也使制造成本极大的降低;4.基于Ginzburg-Landau方程,对石墨烯调制协同MZI滤波的重复频率可调光纤激光器的实验结果进行了演化分析。将实验中的各个器件简化为可计算模型,计算不同器件对光场的影响,同时考虑光纤的增益、损耗、群速度色散、自相位调制等效应的影响,研究光场在腔内不断传输时的演化过程,利用分步傅里叶的算法求解了Ginzburg-Landau方程从而得到精确的数值解。演化结果与实验结果基本一致,可以通过改变MZI的光程差来实现脉冲串重复频率可调。另外,也从理论上研究了在调节偏振控制器时,当石墨烯作为可饱和吸收体,在耗散四波混频、光纤双折射滤波和脉冲分裂的共同作用下,可以使重复频率发生整数倍的变化。首次提出了在多种机制共同作用时,可以产生更高重复频率的脉冲,为研究高重频激光的产生方法提供了新思路。
李国儒[2]（2021）在《基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究》文中提出21世纪是一个光的时代,在众多光学领域中,光纤激光技术是发展最为迅速而且也是最有发展前景的技术之一。光纤激光应用领域涵盖了工业加工、医疗、光通信以及国防等众多方面。光纤激光器具有独特的细纤芯和双包层结构,使得谐振腔内部具有强烈的非线性效应,如自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和受激布里渊散射等,这使得脉冲光纤激光器可以作为一种探索不同调制方式产生脉冲及其动力学过程的理想研究平台。光纤激光器在色散和非线性效应的作用下产生了众多有趣的物理现象,如光孤子、束缚态孤子、怪力波和方波脉冲等,研究这些物理现象的形成机制对于深入理解光纤激光器中的超快动力学有着重要意义。2004年研究人员成功地利用机械剥离方法制备出单层石墨烯,自此打开了探索二维材料应用的大门。由于二维材料具有与块状同类物质大不相同的光学、电子和机械特性,引起人们极大的关注,尤其是其低维特性以及独特的非线性光学性能。目前已经被广泛地用于制作高效、紧凑、宽带调谐的光电和光子器件,例如宽带全光调制器、光频率转换和脉冲激光产生等。近年来,一些带隙易于调节的新型二维材料引起了研究人员的极大兴趣,如三元素过渡金属硫化物和过渡金属碳化物。本论文利用新型三元素过渡金属硫化物钼硫硒（MoSSe）和过渡金属碳化物（MXenes）可饱和吸收体,以近红外光纤激光器为载体,研究了不同调制技术下的脉冲输出特性。并且探索了基于不同种类的MXenes可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,系统地分析了不同饱和参数的饱和吸收体对输出脉冲类型的影响,深入地研究了光孤子、束缚态孤子及谐波锁模和方波脉冲的产生机制,对于进一步拓宽基于二维材料饱和吸收体的光纤激光器应用领域具有非常重要的科学价值。具体内容如下:1、利用机械剥离法制备出MoSSe可饱和吸收体,并将其插入掺铒光纤激光器中实现了稳定的1532.2nm和1532.8 nm双波长被动调Q脉冲输出。当泵浦功率从167 mW增加到350 mW时,重复频率从50 kHz增加到90 kHz,脉冲宽度从2.81 μs减少到1.78 μs。最大单脉冲能量为257 nJ,峰值功率为145 mW。信噪比为50 dB,表明基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器具有良好的长期稳定性,实验结果显示MoSSe相比于双元素过渡金属硫化物抗损伤阈值较高,可以作为高能量脉冲光纤激光器的潜在候选材料。此外我们将一种新型的声光晶体器件—α-BaTeMo209（α-BTM）应用到掺镱光纤激光器中,实现了重频10-50kHz的调Q脉冲输出,在重频为10kHz,泵浦功率为410mW时获得了最窄为167 ns的脉冲,对应的最大峰值功率为1.66 W,为光纤激光器提供了一种性能优异的声光器件。2、利用机械剥离法制备出V2CTx和Ta2(CTx纳米片,并将纳米片与锥形光纤相结合,使用光沉积法成功制备了 V2CTx和Ta2CTx可饱和吸收体,搭建了 Z扫描系统对V2CTx和Ta2CTx纳米片进行了非线性光学表征,大的非线性系数被证明有利于光与材料的相互作用,并且还利用Ⅰ扫描获得了可饱和吸收体在1.0μm和1.5 μm的饱和参数。将其应用到掺镱和掺铒光纤激光器中,分别实现了耗散孤子和传统孤子锁模脉冲输出。同时分析了 Kelly边带和耗散孤子陡峭沿光谱的形成机制。3、利用磁控溅射沉积法分别制备了 W2C纳米片和基于锥形光纤的W2C可饱和吸收体,利用开孔和闭孔Z扫描技术对其非线性吸收系数和非线性折射率进行了表征,同时搭建Ⅰ扫描系统测量了饱和吸收体在1.0 μm和1.5μm处的参数,W2C可饱和吸收体在1.5 μm处调制深度仅为2.1%。将基于锥形光纤结构的W2C可饱和吸收体应用到较长腔长的掺铒光纤激光器中,成功实现了多孤子脉冲。在泵浦功率增加过程中,孤子脉冲数目由9个增加到最多36个,因为相邻脉冲间隔不固定,实验中实现的是松散型束缚态孤子脉冲,研究表明峰值功率钳制效应在孤子形成过程中起到了主要作用,饱和吸收体大的非线性系数,小的调制深度以及激光器较长的腔长均有利于多孤子脉冲的产生。此外利用Ta2CTx可饱和吸收体在掺铒光纤激光器中实现了最高阶数为6阶的谐波锁模,Ta2(CTx可饱和吸收体在1.5 μm处的调制深度为4.5%,在色散波和增益损耗及恢复的作用下实现了谐波锁模运转。4、利用磁控溅射沉积法分别制备了 Nb2C纳米片和基于锥形光纤的Nb2C可饱和吸收体,搭建了 Z扫描和Ⅰ扫描系统对其非线性光学特性进行了表征,在1.0 μm和1.5 μm波段观察到了反饱和吸收效应,该效应被证明有利于方波脉冲的产生。将饱和吸收体分别插入掺镱和掺铒光纤激光器中实现了方波脉冲输出,脉冲宽度从0.652 ns到1.616 ns和从0.33 ns到2.061 ns可调。此外搭建了非线性偏振旋转和非线性放大环形镜锁模光纤激光器,除了在2.0 μm波段均实现了方波锁模脉冲输出。通过实验对比进一步得出结论,反饱和吸收效应在将双曲正割形脉冲整形为方波脉冲的过程中起着重要作用。在掺铥非线性放大环形镜光纤激光器中实现了 h型脉冲输出,其特性产生机制与方波脉冲相似。
张裕生[3]（2020）在《被动锁模光纤激光超快瞬时动力学理论与实验研究》文中进行了进一步梳理被动锁模超快光纤激光器具有体积小、能量大、波长范围广等特点,近几十年来广泛应用于生物成像、光通信、光谱学等领域。作为耗散系统,它也为孤子特性的分析提供了优良的研究平台。基于这种耗散特性,光纤激光中的孤子脉冲在一定条件下会演化成新的孤子态或表现出复杂的非线性动力学演化过程。由于受到探测器带宽或响应速度的限制,在实验上实时观测被动锁模光纤激光中超快瞬时动力学演化过程仍是一项艰巨的任务。本文的研究主要围绕超快瞬时动力学演化过程展开,通过理论模拟和实验研究来揭示和分析被动锁模光纤激光产生和演化的动力学过程,实现对其时频域瞬时动力学过程的实时观测。本文取得的主要研究成果如下:（1）在弱双折射情况下的锁模光纤激光器中发现了由交叉相位调制（XPM）效应诱导产生的矢量非对称孤子和双态矢量孤子。理论上通过耦合非线性薛定谔方程模拟得出这两种矢量孤子形成的关键条件包括适当的双折射、脉冲能量和色散,实验上利用色散傅里叶变换（DFT）技术验证了其光谱动力学演化过程。在一定的双折射及泵浦能量条件下,矢量非对称孤子的光谱表现为周期性红移和蓝移,峰值波长偏移量为4.3nm,周期为两个腔内往返时间。通过进一步控制系统参数,我们得到了双峰和洛伦兹型光谱交替演化的双态矢量孤子。这两种矢量孤子刷新了稳定锁模的概念,揭示了 XPM导致光谱不稳定的物理机制,激光腔的设计以及对超快过程的理解对于提高激光器的性能具有参考价值。（2）为实现高性能激光产生,首先,通过溶胶-凝胶法制备了性能优异的玻璃-石墨烯可饱和吸收体,并应用于超快激光锁模,所制备的玻璃对于提高可饱和吸收体损伤阈值和激光平均功率具有重要价值。然后,利用腔内插入可调谐滤波器的方法搭建了一种基于单壁碳纳米管锁模器件的宽带可调谐全光纤激光器,工作范围覆盖C+L波段,输出中心波长调谐范围>70nm并可连续调谐,为各种需要可变光谱波长或带宽的应用提供了一种新型光源。（3）为实现高能量宽光谱激光源,首先,我们搭建了基于自相似放大演化的锁模激光源,光谱3dB带宽随泵浦功率增加而变大,最终可达31nm且输出平均功率约150mW。然后,基于自相似演化和光谱偏置滤波效应搭建了一种适用于通信波段的Mamyshev振荡器,在实验中得到了脉宽1.6ps,光谱10dB带宽超过33nm的稳定脉冲输出,并通过仿真分析了其腔内动力学演化过程,这些结果对研究极限超短脉冲光纤激光器具有一定的参考价值和借鉴意义。（4）搭建了一种基于异步四波混频的超快时域放大系统,并实现了对被动锁模超快光纤激光中人工孤子分子以及爬行孤子动力学的实时观测。通过优化系统和引入拉曼放大可大幅度提高记录长度,可达超过5000个腔内往返时间。对于人工孤子分子外部运动动力学过程,实验表明在孤子对间隔较窄时,可以看到独特的类振动动力学,而在间隔较大时则没有。此外,结合DFT技术,可以测量稳态单孤子和爬行孤子的时频域综合动力学过程。孤子的微小运动距离在时间透镜下得以放大从而可以分辨,打破了传统示波器分辨率的限制。另外,爬行孤子的光谱表现出呼吸动力学,表明脉冲宽度和峰值功率是周期性脉动。实验中通过调节泵浦功率,稳态锁模可转变为脉动状态,表明孤子脉动在耗散系统中属于Hopf分岔行为。实验结果还强调了同时使用时间透镜和DFT技术对全场表征超快现象的重要性,并显示了单次测量如何为非线性光学中的超快瞬态动力学提供新的见解。
郭鸿宇[4]（2020）在《被动锁模掺镱光纤激光器及波长调谐特性研究》文中进行了进一步梳理超短脉冲激光器具有输出脉冲宽度窄、峰值功率高、光谱谱线宽的特点,是一类拥有重要研究意义及应用价值的激光器,在可控核聚变、非线性频率变换、超分辨光谱学、新材料、生物医学等领域都具有深远的影响力。超短脉冲掺镱光纤激光器相较于其他激光器,具有热负荷低、量子转换效率高、输出光谱宽、结构紧凑、成本低廉等优点,因此对该类激光器的研究成为了激光领域重要的研究方向之一。近年来,随着低维纳米材料制备技术的快速发展,很多低维纳米材料被发现具有良好的可饱和吸收特性、低廉的成本和非常宽的光谱响应范围等优点。由此,基于低维纳米材料的锁模光纤激光器开始被研究人员广泛关注并进行深入研究,如何实现更窄的脉冲也成为了重要研究目标之一。另一方面,基于低维纳米材料的波长可调谐超短脉冲激光器也是研究的热点之一,该类激光器被广泛的用于生物医疗探测以及波分复用通讯技术领域的研究。本论文中主要利用单壁碳纳米管和非线性偏振旋转技术对超短脉冲掺镱光纤激光及波长调谐特性进行了研究。首先,利用实验室制备的单壁碳纳米管可饱和吸收体搭建了皮秒级超短脉冲掺镱光纤激光器,展开了对单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器实现飞秒脉冲输出的研究。为了实现更窄的脉冲输出,通过衍射光栅对调整腔内的色散,实现了飞秒级脉冲激光输出;然后,利用体光栅和光纤准直器的组合作为可调谐滤波器,实现了非常宽的光谱调谐输出,同时输出光谱范围内波长可以被精确调谐;最后,对非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光器开展研究。为了提高光纤激光器的紧凑性和灵活性,降低搭建成本,对激光器谐振腔重新设计,采用了偏振分光棱镜实现了对腔内脉冲偏振态的控制,得到了具有高输出效率且稳定的锁模脉冲输出。论文主要工作和创新性成果如下:第一,基于单壁碳纳米管可饱和吸收体薄膜,实现了皮秒掺镱锁模光纤激光输出,其中心波长为1019.9 nm,光谱带宽为1.8 nm,脉冲宽度为2.19 ps。在此基础上,在激光谐振腔内加入一对衍射光栅调整腔内的净色散,在近零色散附近实现了稳定的超短脉冲输出,其中心波长1025.5 nm,光谱带宽37.2 nm,脉冲宽度为379 fs。进一步利用腔外光栅对压缩脉冲,最终获得脉冲宽度175 fs。这为基于低维纳米材料可饱和吸收体在掺镱光纤激光器中实现飞秒激光输出提供了一个可行方案。第二,利用反射式光栅波长调谐器具有调谐光谱宽、调谐精度高、响应速度快、成本低廉,连续调谐过程中锁模状态不改变等优点,搭建了一台波长可调谐的单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器,该激光器输出脉冲的脉冲宽度为2.43 ps,中心波长为1030 nm,光谱带宽为1.6 nm。通过调整反射光栅角度实现了1005nm-1060 nm范围的连续调谐锁模激光输出,该激光器支持最小步长0.01 nm的精确调谐。在整个连续调谐过程中,激光输出的光谱带宽和脉冲宽度不会随着中心波长的移动而发生改变,同时激光输出的稳定性很好。第三,通过单个偏振分光棱镜对腔内脉冲的偏振态进行控制,实现了稳定的非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光输出。首先利用标准的非线性偏振演化技术实现了超短脉冲掺镱光纤激光输出。在此基础上,采用单个偏振分光棱镜实现了掺镱锁模光纤激光器,其输出锁模脉冲光谱中心波长为1036.4 nm,半高全宽为8.5 nm,脉冲宽度为4.9 ps,激光斜率效率大于50%。
乔田[5]（2020）在《2.0μm高重复频率光纤光梳研究》文中提出光学频率梳（以下简称“光梳”）在光谱测量、频率合成、光钟等领域具有广泛的应用前景,其中,高重复频率光梳是天文光谱仪校准、高质量非线性光学显微成像、光学任意波形产生的核心部分。目前,1.0μm与1.5μm波段的光梳发展较为成熟,而2.0μm波段的光梳还处于研究阶段。尤其是高重复频率的2.0μm光纤光梳,受增益光纤掺杂浓度的限制,重复频率还未达到GHz。针对上述问题,本论文从2.0μm高重复频率锁模激光的理论研究出发,通过数值模拟确定稳定锁模的参数区间,对GHz重复频率全光纤2.0μm锁模激光器进行理论设计,实验获得了GHz重复频率锁模飞秒激光。基于GHz重复频率飞秒激光,理论和实验研究了高重复频率飞秒激光全光纤放大技术,产生了倍频程超连续光谱。结合高速光电反馈技术,实现了对高重复频率飞秒激光谐振腔的精确锁定。在此基础上,研究了高重复频率动态双光梳光谱实时测量系统,实现了对气体样品吸收光谱的高速实时测量。取得的主要成果如下:（1）实现了2.0μm波段重复频率为3 GHz的飞秒激光输出。研究了不同结构的2.0μm全光纤锁模激光器及非线性动力学,包括非线性偏振旋转锁模中调Q锁模钳制下的方波类噪声脉冲簇、可饱和吸收体锁模激光器中非线性光纤环形镜对光谱边带的影响、短腔锁模激光器中可饱和吸收体引入的非线性相移对脉冲的整形作用。基于上述研究,对GHz重复频率的全光纤锁模激光器进行了理论设计和优化,实现了2.0μm波段3 GHz重复频率飞秒脉冲输出。（2）理论设计并搭建了飞秒脉冲全光纤放大系统,实现了瓦级飞秒激光输出。通过调控光纤色散,对种子光脉冲进行展宽,在放大过程进一步结合非线性放大效应对脉冲进行压缩,最终在全光纤系统中实现了脉冲宽度为126 fs、平均功率为8 W的飞秒激光输出。（3）实现了激光器重复频率的锁定。首先,通过对锁模激光腔的温度进行调控,实现锁模脉冲重复频率的初步稳定。然后,使用实时光电反馈技术对锁模激光谐振腔重复频率精确调控,使锁模激光器的重复频率始终与参考频率保持一致,实现重复频率锁定。（4）研究了3 GHz高重复频率2.0μm动态双光梳系统。该系统可对样品的吸收光谱进行超快实时测量,探测范围为1917 nm～1937 nm。实现了对浓度为1%的氨气的实时检测,检测光谱分辨率约为14.1 pm。
蔡瑶[6]（2020）在《基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器》文中指出近年来,随机激光器成为了快速增长的一类光源,其中常规的光学谐振腔被无序增益介质（例如激光晶体或半导体粉末）中的多散射反馈所替代,这种类型的激光器具有稳定性好、体积小、价格低廉等突出优点。尽管随机激光器具有许多有趣的特性,但是它们中大部分都缺乏激光的一些基本特质,如方向性和高功率。为克服其不足之处,研究者们相继提出了基于多层结构、空芯光子晶体光纤结构以及波导阵列等低维结构的随机激光器。而基于光纤的随机激光器被认为优于其他类型的随机激光器,因为光纤波导结构几乎是一维的,可以很好的限制光的径向散射,并将输出光控制在光纤轴上,因此,随机光纤激光器具有方向性好和输出功率高的特性,从根本上解决了传统随机激光器的问题。基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的输出特性在许多方面已经超过了常规拉曼光纤激光器的输出特性,特别是其一阶效率十分高,尤其是在级联产生方面,具有调谐范围更大、多波长产生光谱平坦度更高、带宽更窄和非线性晶体倍频转换效率更高等特性。基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的独特性能为激光物理、非线性光学、无序系统理论等多种科学研究领域提供了新的平台,并且为它们在先进技术中的应用打开了大门,例如长距离无放大器传输和传感、低相干红外和无斑点生物成像的可见光源、激光显示器等。本论文对基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器进行了实验研究,利用高非线性光纤,解决了激光阈值和腔长之间的矛盾,对基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的腔体设计、输出特性进行了一系列的研究。此外,利用高非线性光纤的超高非线性以及拉曼增益,还在拉曼光纤激光器中,首次通过实验演示了h态脉冲随功率及偏振态变化的演化规律。最后,为探究脉冲泵浦和连续光泵浦产生随机激光的机理和输出特性的不同之处,设计了通信波段处基于黑磷的亚微秒调Q光源。本论文的几项研究成果如下:1、设计了一个简单而紧凑的单模高功率Er/Yb共掺杂的全光纤激光器作为基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的泵浦源。利用高非线性光纤,解决了其激光阈值和腔长之间的矛盾。基于拉曼增益的半开腔分布反馈随机光纤激光器的激光阈值低至0.408 W,为迄今为止报道的最小阈值;其工作波长为1658 nm,是第一次在此波长下运行的基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器。研究了高非线性光纤在不同长度下其输出特性。当高非线性光纤不超过850 m时,激光阈值和光学转换效率随着光纤长度的增加都呈现出下降的趋势。而当高非线性光纤为950 m时,输出特性将变得完全不同,光谱演化过程和基于拉曼增益的全开腔分布反馈随机光纤激光器类似,其激光阈值为1.111 W,斜率效率为32%。为实现基于拉曼增益的短腔低阈值分布反馈随机光纤激光器提供了新的思路和依据。2、研究了基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器。当高非线性光纤不超过850 m时,只有环形腔的谐振效应形成反馈,即输出激光传统的连续拉曼激光。而当高非线性光纤为950 m时,其激光反馈完全由随机分布瑞利散射提供。基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器的激光阈值为0.284 W,约为全开腔（1.111 W）的1/4。与线性腔相比,由瑞利散射引起的随机分布反馈和谐振腔效应引起的反馈将共存于环形腔分布式反馈随机光纤激光器中,从而导致其激光阈值大大降低。然而,两种腔结构的光功率分布不同,导致自发辐射概率存在一定的差异,基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器的光学效率（15%）低于全开腔光学效率（32%）。实验结果表明,基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器可为低阈值的随机激光提供了一种新的思路。3、基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器和拉曼光纤激光器的增益都是通过光纤中的受激拉曼散射获得的。通过实验发现,环形腔随机光纤激光器的输出无模式。为了解受激拉曼效应对脉冲激光的影响,展开了对脉冲拉曼光纤激光器的研究。通过实验证明了运用非线性偏振旋转锁模技术在拉曼光纤激光器中首次产生了h态脉冲。激光腔的总长度为632 m,激光器以-2.47 ps2的负色散运行。h态脉冲显示了与泵浦功率和偏振态有关的演变。h态脉冲可以展宽到270 ns,而不会发生分裂。h态脉冲的峰值功率逐渐减小并趋于固定值,这表明峰值功率钳位效应不断增强。此外,通过改变偏振态,h态脉冲也可以谐波运行。实验加深了对h态脉冲的理解,并提供了一种在拉曼光纤激光器中实现高能量脉冲的方法。4、为探究脉冲泵浦和连续光泵浦产生随机激光的机理和输出特性的不同之处,但实验室缺乏通信波段的窄脉冲源,因此,进行了基于黑磷的亚微秒级调Q光纤激光光源的研究。通过一种紧凑型的掺饵全光纤环形腔激光器实现了亚微秒调Q脉冲。采用机械剥离法制备了层状黑磷材料,并利用平衡同步双检测法测量了剥离后的层状黑磷的非线性光学特性,证明了黑磷具有良好的可饱和吸收特性。利用这一特性制备了基于黑磷的可饱和吸收体。在光纤激光器中实现了中心波长为1557.9 nm,最短脉冲持续时间为742 ns的稳定调Q脉冲输出。实验结果表明,层状黑磷可以作为产生亚微秒调Q脉冲的有效的可饱和吸收体,而且此调Q光源经过放大之后可用来泵浦高非线性光纤优化拉曼阈值,探究利用通信波段处脉冲泵浦来产生长波长处的随机激光。
于洋[7]（2020）在《掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究》文中研究表明飞秒激光的飞速发展源于许多领域的应用需求,其中掺镱光纤激光器得益于其高功率的优势,分别在基础科学、激光加工、精密计量、光学通讯、显微镜和光谱学方面起到了至关重要的作用。在众多超快激光系统中,超短脉冲掺镱光纤激光器因其高功率、出色的光束质量、免维护、结构紧凑等特性,得到了广泛研究。本论文主要致力于基于掺镱超短脉冲光纤激光器的研究,对飞秒激光光纤振荡器、飞秒光纤线性及非线性放大技术进行了详细的理论和实验研究,搭建了多台基于掺镱光纤的高功率激光放大系统,并基于自主搭建的激光系统,利用非线性晶体和光纤对超短脉冲波长拓展技术进行了研究,实现了多种波长的高功率大能量激光脉冲输出,为多波长的超短脉冲激光在激光加工、生物医学成像应用提供大能量的脉冲激光光源。本论文的主要研究内容和取得的创新结果有以下方面:1.基于非线性光学放大镜技术,研究了适用于低重复频率应用的掺镱光纤振荡器,在8 MHz、6 MHz和4 MHz情况下实现了全光纤结构的光纤激光振荡器,首次在掺镱的非线性环形镜锁模振荡器中得到脉冲宽度小于100 fs的超短脉冲,且脉冲能量接近10 n J,峰值功率100 k W。实验中测量了NALM锁模振荡器的功率稳定性,在10小时内的功率抖动仅为0.04%（RMS）,证明了此种振荡器优越的环境稳定性。2.基于非线性偏振旋转锁模技术,搭建了一套基于掺镱光纤的振荡器,通过合理控制腔内色散,获得了腔内净色散在近零区域内的锁模输出,并利用光纤啁啾脉冲放大技术,实现了重复频率为75 MHz的全光纤保偏放大系统,系统增益接近30 d B,放大后平均功率15 W,压缩后最大平均功率12 W,单脉冲能量160 n J,压缩效率高达80%,压缩后的脉冲宽度为150 fs。基于上述系统,利用非线性频率转化的方法,分别使用LBO和BBO晶体得到了波长为520 nm和260 nm的激光输出,平均功率分别为5.6 W和560 m W,测量了在4小时内520 nm绿光激光的平均功率抖动,仅为0.16%。3.基于抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大原理,使用普通单模保偏光纤作为展宽器,设计并实现了脉冲宽度为200 fs,脉冲能量为1μJ,重复频率为1-10 MHz之间可调,中心波长位于1037 nm,FWHM为8 nm的掺镱光纤激光系统,脉冲宽度与变换极限宽度几乎相同,证明了基于抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大的试验方法的可行性。基于此原理,设计并搭建了一套工程化激光器,输出脉冲宽度为230 fs,重复频率为1-10 MHz之间可调,中心波长位于1038 nm,FWHM为10 nm的线偏振脉冲输出,验证了抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大方案的可重复性,为全光纤型超短脉冲激光系统提供了可靠的实验验证。4.基于光纤中的SPM效应实现了掺镱光纤激光器的光谱拓展,设计并在实验中验证了光谱拓展的实际可实现性,在LMA-8光纤中初步实现了调节范围覆盖940-1250 nm的可调谐脉冲,在940 nm和1250 nm处的脉冲能量大于30 n J,脉冲宽度介于80-120 fs之间。进一步,实验中分析了增加拓展后的脉冲能量的方法,并通过增加光纤MFD和减少光纤长度增加了光谱拓展的输出能量,使用ESM-12光纤实现了在925 nm到1150 nm之间光谱可调谐,尤其是在1150 nm处实现单旁瓣能量大于75 n J,双旁瓣能量大于100 n J,脉冲峰值功率接近1 MW,转换效率接近50%。
吕彦佳[8]（2020）在《脉冲光纤激光器及其非线性动力学研究》文中提出脉冲光纤激光器由于其体积小、散热性强、光束质量高、稳定性好、转换效率高等一系列优点,在激光加工、光纤通信、激光医疗、光纤传感和激光雷达等众多领域得到了广泛的运用。其中,超短脉冲被动锁模光纤激光器发展十分迅速,在非线性脉冲动力学、中红外波段光纤激光器、新型可饱和吸收体等方面取得了许多进展,在近十年内成为了国际上争相研究的热点。本文针对光纤激光器中的多脉冲耗散孤子共振现象、混合锁模技术和碳纳米管在中红外脉冲光纤激光器中的应用等几个方面展开研究,主要研究内容如下:（1）从理论和实验两个方面详细研究了被动锁模光纤激光器中的耗散孤子共振脉冲特性。通过数值仿真,讨论了全正色散下耗散孤子共振脉冲的分裂机制。研究发现在特定系统参数下,耗散孤子共振脉冲在形成过程中同时会在脉冲内部产生许多暗孤子,由于耗散孤子共振脉冲的平顶特性,使得暗孤子们有可能会相互碰撞会产生一个巨大的强度凹陷,导致脉冲分裂成两个新的耗散孤子共振脉冲。此外还研究了多个耗散孤子脉冲同时存在于腔内时的行为特性,发现改变激光器的泵浦功率不会影响脉冲在腔内的数量。在实验研究中,利用高非线性光纤搭建了被动锁模掺铒光纤激光器,实现了重复频率高达972.8 MHz的谐波锁模耗散孤子共振脉冲输出,且重复频率不随泵浦功率变化,证实了仿真的结果。最后,通过在激光器腔内插入不同长度的负色散单模光纤,还研究了激光器腔内净色散和腔长对谐波锁模耗散孤子共振脉冲特性的影响。（2）利用数值模拟研究了2μm掺铥光纤激光器中基于等效可饱和吸收体和材料可饱和吸收体共同作用的混合锁模技术。仿真结果表明,在低功率阶段材料可饱和吸收体可以提供辅助脉冲整形机制,使激光器快速进入锁模状态,而在高功率阶段等效可饱和吸收体起到主要的脉冲整形机制,可以进一步缩短脉冲宽度,提高峰值功率。因此混合锁模技术即弥补了单独等效可饱和吸收体锁模激光器中锁模阈值高、难以自启动、环境温度性差、腔长过长等缺点,还摆脱了材料可饱和吸收体响应时间慢、损伤阈值低等劣势。（3）基于单壁碳纳米管实现了被动调Q和被动锁模3μm钬镨共掺光纤激光器。采用化学气相沉积法制成直径长达2-3μm的单壁碳纳米管并转移到金镜表面,从而制备成碳纳米管可饱和吸收镜。在实验中利用平衡双探测器法测得其在3μm具有明显的可饱和吸收特性,饱和光强、调制深度和非饱和吸收损耗分别为1.66MW/cm2、16.5%、71.8%。将该可饱和吸收镜置于钬镨共掺光纤激光器中,获得了稳定的调Q脉冲,其斜效率为12.8%,中心波长2865.6 nm。仔细调制可饱和吸收镜之后,还获得了稳定的锁模脉冲输出,中心波长为2865.2 nm,重复频率12.7MHz,平均功率可达71.8 mW。（4）在基于碳纳米管可饱和吸收镜的钬镨共掺脉冲光纤激光器中加入闪耀光栅作为波长选择器件,实现了宽带波长可调谐中红外激光器。单壁碳纳米管通常拥有较大管径分布,而其带隙与其管径成反比,所以具有较宽的吸收带宽。利用了单壁碳纳米管在宽波段内具有可饱和吸收特性的特点,通过连续地转动闪耀光栅的角度,在实验中分别成功实现了55 nm（2837.6-2892.6 nm）和70 nm（2836.2-2906.2 nm）的宽带可调谐调Q和锁模脉冲输出。实验结果证明了碳纳米管是中红外波段最具潜力的可饱和吸收体之一。
李润敏[9]（2018）在《基于光谱滤波的双波长飞秒激光器的研究》文中研究说明低噪声的双梳技术具有大测量范围、高更新速率、高测量精度的优点,在精密测量领域具有重要的研究价值,例如利用双梳技术进行绝对距离测量、物质吸收谱线测量等。然而为了抑制飞秒激光器的噪声,双梳技术中通常采用复杂的锁相环路将两台激光器的重复频率和载波包络相位偏移溯源至光学基准或射频基准。复杂的系统装置限制了双梳技术的实际应用。近年来,用一台双重频飞秒激光器作为双梳系统的光源,可以极大地简化系统结构,降低系统成本。本论文从光谱滤波效应出发,对双波长飞秒激光器进行了研究。论文的主要内容如下:1.阐述了光纤激光器中常用的Lyot滤波器和Sagnac滤波器的工作原理,得到了这两种滤波器的透射率函数。在传统的Sagnac滤波器的基础上进行了改进,得到了全保偏光纤Sagnac滤波器,其光谱滤波间隔仅与滤波器内一段特定的保偏光纤相关。2.成功制备了碳纳米管可饱和吸收体薄膜,并对薄膜的光学吸收特性进行了分析研究。搭建了一台基于碳纳米管锁模的光纤激光器。在Lyot滤波器的基础上成功搭建了双波长碳纳米管锁模激光器。该激光器在1532 nm和1556 nm两个波长处同时锁模,直接输出两套飞秒脉冲序列。这两套飞秒脉冲序列在腔内净色散的作用下具有微小的重复频率差,两套飞秒脉冲序列共用同一谐振腔的结构可以有效抑制共模噪声的影响。3.阐述了非线性放大环形镜激光器的锁模原理,搭建了一台反射式全保偏光纤非线性放大环形镜锁模激光器。在改进的全保偏光纤Sagnac滤波器的基础上搭建了一台全保偏光纤双波长锁模激光器。该激光器的双波长锁模中心波长可在1570/1581 nm、1581/1594 nm、1570/1594 nm之间切换,全保偏光纤的激光器结构使双波长锁模状态不受环境扰动的影响,具有优良的长期稳定性。
袁雪[10]（2018）在《金纳米粒子调控光纤激光器脉冲特性的研究》文中研究表明超短激光脉冲具有峰值功率高、脉冲宽度窄、光谱宽等一系列优点。在微观世界探测、材料微加工、生物医学等领域有重要应用价值。目前,对基于非线性光纤环形镜、非线性偏振旋转效应、半导体可饱和吸收镜以及纳米材料饱和吸收体的锁模光纤激光器的研究已经取得长足的进展,其中金纳米材料具有较高的非线性系数和超快的响应时间,以及良好的光纤兼容性和易于制备等优点,利用金纳米粒子的饱和吸收特性也可以实现锁模激光脉冲输出,因此金纳米粒子的饱和吸收特性受到了人们的广泛关注,也已经被广泛应用于光纤和固体激光器的锁模技术领域。本文将金纳米粒子饱和吸收体用于环形腔双包层掺镱光纤激光器锁模,获得了低重复频率的纳秒级锁模脉冲激光,并开展了锁模激光脉冲相关特性的测试及分析工作。主要研究内容如下:（1）简要介绍了不同纳米材料饱和吸收体的类型及其基本性能,介绍了材料与光场相互耦合的两种方式,最后介绍了金纳米材料以及基于金纳米饱和吸收体的锁模光纤激光器的发展现状。（2）利用Haus主方程从理论上分析了光纤激光器腔内锁模超短脉冲形成的过程及其影响因素,随后讨论了金纳米粒子的典型光学特性和饱和吸收原理。（3）实验制备了不同浓度的球状金纳米溶液,对纯球状金纳米溶液、球状金纳米与羟甲基纤维素钠混合溶液和金纳米棒溶液的光谱吸收特性进行了表征,之后分别用直接滴涂法和光学驱动沉积法制成光纤连接器式的饱和吸收体,并测试了其饱和吸收特性。（4）实验搭建了基于球状金纳米粒子饱和吸收体的环形腔掺镱光纤激光器,实验研究了光纤连接器式的金纳米可饱和吸收体用于光纤激光器的锁模脉冲特性,对得到的调Q锁模以及连续锁模脉冲基本特性进行了分析,讨论分析了孤子雨等脉冲现象以及多波长锁模的产生机制及其特性。（5）实验搭建了基于金纳米棒可饱和吸收体的掺镱光纤激光器,研究了采用光纤连接器和锥形光纤,基于光学驱动沉积法制备的可饱和吸收体,用于光纤激光器实现了不同锁模脉冲特性,并对实验结果的进行了对比研究。另外对实验中出现的耗散孤子共振脉冲现象及特性进行了分析讨论,对比分析了两种金纳米粒子锁模光纤激光器实验结果。
二、光纤环形激光器中锁模脉冲均匀性的理论分析和实验研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光纤环形激光器中锁模脉冲均匀性的理论分析和实验研究（论文提纲范文）
（1）基于石墨烯光调制器的可调高重频光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 锁模光纤激光器研究进展 |
| 1.2.1 主动锁模光纤激光器 |
| 1.2.2 被动锁模光纤激光器 |
| 1.3 内置梳状滤波器的光纤激光器研究进展 |
| 1.3.1 耗散四波混频技术简介 |
| 1.3.2 基于DFWM技术的不同结构激光腔发展现状 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 第二章 石墨烯、梳状滤波器原理及激光器数值计算方法 |
| 2.1 石墨烯简介及可饱和吸收原理 |
| 2.2 光学环型梳状滤波器 |
| 2.3 MZI型光学梳状滤波器的理论研究 |
| 2.4 激光传输的数值计算方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 石墨烯调制-光纤微环滤波的高重频光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 还原氧化石墨烯薄膜的制备 |
| 3.3 光纤微环的制备 |
| 3.4 基于石墨烯-光纤微环的高重频掺铒光纤激光器实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 石墨烯调制协同MZI滤波的高重频光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于石墨烯-MZI的高重频光纤激光器实验结果 |
| 4.3 数值计算及理论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 本论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器概述 |
| 1.2 脉冲光纤激光器 |
| 1.2.1 调Q光纤激光器 |
| 1.2.2 锁模光纤激光器 |
| 1.3 被动锁模光纤激光器 |
| 1.3.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器 |
| 1.3.2 非线性环形镜放大锁模光纤激光器 |
| 1.3.3 基于可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
| 1.4 光纤锁模激光器中输出脉冲类型 |
| 1.4.1 传统孤子脉冲 |
| 1.4.2 色散管理孤子脉冲 |
| 1.4.3 自相似脉冲 |
| 1.4.4 耗散孤子脉冲 |
| 1.4.5 束缚态孤子脉冲 |
| 1.4.6 方波脉冲 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 被动锁模光纤激光器理论分析 |
| 2.1 被动锁模光纤激光器基本理论 |
| 2.1.1 锁模光纤激光器结构 |
| 2.1.2 被动锁模光纤激光器原理 |
| 2.2 光纤的特性 |
| 2.2.1 光纤模式 |
| 2.2.2 色散特性 |
| 2.2.3 非线性效应 |
| 2.3 脉冲传输方程的建立 |
| 2.4 传输方程中的色散和非线性效应 |
| 2.5 脉冲传输方程的求解方法 |
| 2.6 数值模拟脉冲的演化 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 调Q脉冲光纤激光器 |
| 3.1 基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器 |
| 3.1.1 MoSSe饱和吸收体的制备 |
| 3.1.2 MoSSe材料表征 |
| 3.1.3 被动调Q实验装置及结果分析 |
| 3.2 基于α-BTM声光晶体的主动调Q掺镱光纤激光器 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 传统孤子与耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.1 光孤子 |
| 4.2 基于V_2CT_x可饱和吸收体的近红外光纤激光器 |
| 4.2.1 V_2CT_x纳米片的材料表征 |
| 4.2.2 非线性光学表征 |
| 4.2.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.2.4 双波长全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的近红外波段光纤激光器 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 束缚态孤子与谐波锁模光纤激光器 |
| 5.1 基于W_2C可饱和吸收体的多孤子脉冲掺铒光纤激光器 |
| 5.1.1 束缚态孤子 |
| 5.1.2 W_2C纳米片的制备及应用 |
| 5.1.3 多孤子脉冲的理论分析 |
| 5.2 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的谐波锁模光纤激光器 |
| 5.3 非线性偏振旋转谐波锁模光纤激光器 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1 基于Nb_2C可饱和吸收体的方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1.1 材料制备及表征 |
| 6.1.2 方波脉冲掺镱光纤激光器 |
| 6.1.3 方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2 非线性偏振旋转锁模方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2.1 短腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.2.2 长腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3 非线性放大环形镜锁模方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.1 1.0 μm方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.2 2.0 μm h型脉冲光纤激光器 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作 |
| 7.2 工作创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）被动锁模光纤激光超快瞬时动力学理论与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 被动锁模技术 |
| 1.2 被动锁模光纤激光研究背景 |
| 1.3 超快激光瞬时动力学研究现状 |
| 1.3.1 传统测量技术 |
| 1.3.2 基于色散傅里叶变换技术的瞬时动力学研究进展 |
| 1.3.2.1 色散傅里叶变换技术原理 |
| 1.3.2.2 孤子频域瞬时动力学研究 |
| 1.3.3 基于时间透镜技术的瞬时动力学研究进展 |
| 1.3.3.1 时间透镜技术原理 |
| 1.3.3.2 孤子时域瞬时动力学研究 |
| 1.4 本文研究工作的重要性及主要创新点 |
| 1.5 本文的结构安排 |
| 2 被动锁模超快光纤激光动力学理论基础 |
| 2.1 非线性薛定谔方程 |
| 2.2 耦合非线性薛定谔方程 |
| 2.3 三次-五次金兹堡朗道方程 |
| 2.4 分步傅里叶解法 |
| 2.5 被动锁模超快光纤激光理论模型的建立 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 被动锁模超快光纤激光动力学理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 孤子产生及演化动力学研究 |
| 3.2.1 传统孤子 |
| 3.2.2 色散管理孤子 |
| 3.2.3 耗散孤子 |
| 3.3 孤子周期性演化动力学研究 |
| 3.3.1 矢量非对称孤子 |
| 3.3.1.1 实验装置及结果 |
| 3.3.1.2 仿真分析 |
| 3.3.2 双态矢量孤子 |
| 3.3.2.1 数值模拟 |
| 3.3.2.2 实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 被动锁模超快光纤激光的产生 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于玻璃-石墨烯可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
| 4.2.1 溶胶-凝胶法制备流程 |
| 4.2.2 实验结果及分析 |
| 4.3 波长及脉宽可调谐锁模光纤激光器 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果与讨论 |
| 4.4 宽光谱锁模光纤激光器 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 实验结果及分析 |
| 4.4.3 模拟结果及分析 |
| 4.5 基于Mamyshev振荡器的超快光纤激光产生研究 |
| 4.5.1 实验装置 |
| 4.5.2 实验结果及分析 |
| 4.5.3 仿真结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于时间透镜的孤子时域瞬时动力学实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于四波混频的时域放大技术仿真研究 |
| 5.3 超短脉冲时域超快测量系统研究 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 实验结果 |
| 5.4 孤子分子时域瞬时动力学测量 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 实验结果及分析 |
| 5.5 孤子周期性时域瞬时动力学研究 |
| 5.5.1 实验装置 |
| 5.5.2 实验结果及分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（4）被动锁模掺镱光纤激光器及波长调谐特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超短脉冲激光器的研究背景及现状 |
| 1.2.1 基于纳米材料锁模光纤激光器的研究现状 |
| 1.2.2 基于非线性偏振演化技术锁模光纤激光器的研究现状 |
| 1.3 锁模光纤激光器的分类与脉冲形成的机制 |
| 1.3.1 光纤激光器中实现锁模的机制 |
| 1.3.2 锁模光纤激光器中脉冲形成的机制 |
| 1.4 掺镱光纤激光器的特点 |
| 1.5 本论文的研究目的以及内容安排 |
| 第二章 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.1 光纤中脉冲的传输特性 |
| 2.1.1 光纤中的色散效应 |
| 2.1.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.2 光纤中脉冲的传输方程 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.4 掺镱锁模光纤激光器的数值模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
| 3.1 碳纳米管作为可饱和吸收体的研究进展 |
| 3.2 单壁碳纳米管可饱和吸收体的制备以及性能表征 |
| 3.3 皮秒单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 实验结果与讨论 |
| 3.4 飞秒单壁碳纳米管掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
| 3.4.1 光纤激光器中常用的色散补偿技术 |
| 3.4.2 实验装置 |
| 3.4.3 实验结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 波长可调谐掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
| 4.1 常用的波长调谐技术 |
| 4.2 反射式光栅波长调谐技术 |
| 4.3 波长可调谐掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 新型非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光器的研究 |
| 5.1 新型非线性偏振演化锁模技术的理论分析 |
| 5.2 传统非线性偏振演化掺镱锁模光纤激光器的实验研究 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 新型非线性偏振演化锁模光纤激光器的实验研究 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 本论文的创新点 |
| 6.3 存在的问题和后续工作计划 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）2.0μm高重复频率光纤光梳研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光学频率梳概述 |
| 1.2 光梳的关键技术 |
| 1.2.1 重复频率的锁定 |
| 1.2.2 载波包络频率偏移的锁定 |
| 1.2.2.1 载波包络偏移频率信号锁定的基本原理 |
| 1.2.2.2 基于自参考2f-f差频技术的光路设计 |
| 1.3 高重复频率光梳的种类、特性及研究进展 |
| 1.4 基于高重复频率光纤激光器的2.0μm光梳的产生及研究进展 |
| 1.5 2.0 μm双光梳实时测量系统及基本原理 |
| 1.6 本研究课题的来源和研究目的 |
| 1.6.1 本课题的来源 |
| 1.6.2 本课题的研究目的和意义 |
| 1.7 本文研究的主要内容 |
| 第二章 从MHz到 GHz的锁模掺铥光纤激光器 |
| 2.1 非线性偏振旋转被动锁模掺铥光纤激光器 |
| 2.2 高能量超宽谱掺铥光纤激光器 |
| 2.2.1 110MHz可饱和吸收体掺铥光纤激光器 |
| 2.2.2 110MHz飞秒脉冲全光纤放大系统及超连续谱形成 |
| 2.3 GHz全光纤掺铥飞秒脉冲激光器 |
| 2.3.1 高重复频率短脉冲激光腔结构设计 |
| 2.3.2 2GHz全光纤掺铥飞秒脉冲激光器 |
| 2.3.3 3GHz全光纤掺铥飞秒脉冲激光器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 2.0μm高重复频率全光纤飞秒放大系统及超连续光谱的产生 |
| 3.1 高重复频率光纤放大器的理论研究与设计 |
| 3.1.1 非线性啁啾脉冲放大技术 |
| 3.1.2 高峰值功率的2.0μm高重复频率全光纤飞秒放大系统 |
| 3.2 峰值功率大于30kW的126fs脉冲的产生 |
| 3.3 2GHz锁模脉冲超连续光谱的产生 |
| 3.3.1 超连续光谱产生的基本原理与相干性 |
| 3.3.2 2GHz高重复频率超连续光谱的产生与相干性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全光纤锁模激光器重复频率的锁定 |
| 4.1 光纤结构压控振荡器的响应特性 |
| 4.2 用于PZT封装的结构件设计 |
| 4.3 高重复频率锁模光纤激光器的重复频率锁定实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 3GHz高重复频率动态双光梳实时光谱测量系统 |
| 5.1 高重复频率双光梳实时光谱测量的理论分析 |
| 5.2 3GHz双光梳实时光谱测量系统的搭建 |
| 5.3 氨气吸收谱线的实时测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（6）基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 随机光纤激光器的发展历程 |
| 1.3 随机光纤激光器的分类 |
| 1.3.1 根据反馈类型分类 |
| 1.3.2 根据增益类型分类 |
| 1.4 随机光纤激光器的结构及输出特性 |
| 1.4.1 随机光纤激光器的结构 |
| 1.4.2 随机光纤激光器的输出特性 |
| 1.5 本论文的研究意义和结构安排 |
| 第二章 基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的相关原理与理论模型 |
| 2.1 光纤中的散射 |
| 2.2 基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的原理 |
| 2.3 基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器的理论模型 |
| 2.3.1 平均功率平衡模型 |
| 2.3.2 基于非线性薛定谔方程的动力学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于拉曼增益的超低阈值半开短腔分布反馈随机光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 1545nm泵浦源的搭建 |
| 3.3 实验装置与工作原理 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置与工作原理 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 传统环形腔拉曼光纤激光器 |
| 4.3.2 基于拉曼增益的环形腔分布反馈随机光纤激光器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 h态脉冲拉曼光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置与工作原理 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.3.1 传统锁模拉曼光纤激光器 |
| 5.3.2 h态脉冲锁模拉曼光纤激光器 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于黑磷的亚微秒调Q光纤激光光源 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 黑磷可饱和吸收体的制备和表征 |
| 6.3 实验装置与工作原理 |
| 6.4 实验结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 工作总结和展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 答辩委员会评议书 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（7）掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超短脉冲掺镱光纤振荡器的研究进展 |
| 1.2 超短脉冲掺镱光纤激光放大器的发展及现状 |
| 1.3 基于掺镱光纤激光器的多波长超短脉冲激光研究进展 |
| 1.4 本论文的研究内容与意义 |
| 第二章 飞秒掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.2.1 传输光的介质—光纤 |
| 2.2.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.2.3 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.3 锁模光纤激光器的基本原理 |
| 2.3.1 可饱和吸收体锁模技术 |
| 2.3.2 非线性偏振旋转锁模技术 |
| 2.3.3 非线性环形镜锁模技术 |
| 2.4 基于非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.5 基于非线性光学环形镜锁模的掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 掺镱飞秒全光纤放大及非线性频率转换的实验研究 |
| 3.1 高重复频率掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 3.2 高重复频率掺镱光纤飞秒放大器的实验研究 |
| 3.3 基于掺镱飞秒全光纤激光器的非线性频率转换的实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于抛物线型脉冲非线性放大掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤放大中抛物线形脉冲的理论基础 |
| 4.3 正色散光纤系统中Cubicon非线性放大的理论基础 |
| 4.4 基于抛物线型脉冲的Cubicon非线性放大掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 4.4.1 基于SESAM锁模的光纤振荡器 |
| 4.4.2 飞秒SESAM锁模种子源脉冲的整形与展宽 |
| 4.4.3 基于抛物线型脉冲的非线性放大掺镱光纤激光器放大实验研究 |
| 4.5 工程化的抛物线型脉冲非线性放大掺镱光纤激光器实验研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于掺镱光纤激光器的波长扩展的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤中的自相位调制效应的理论与模拟 |
| 5.2.1 光纤中的自相位调制效应 |
| 5.2.2 自陡峭效应与受激拉曼散射对光谱展宽的影响 |
| 5.2.3 光纤中色散对光谱展宽的影响 |
| 5.3 基于自相位调制的非线性频率转换的实验研究 |
| 5.3.1 使用模场面积更大的光纤增加脉冲能量 |
| 5.3.2 缩短光纤的长度增加脉冲能量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要内容与讨论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）脉冲光纤激光器及其非线性动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 不同工作波段的光纤激光器 |
| 1.2.1 1μm光纤激光器 |
| 1.2.2 1.5μm光纤激光器 |
| 1.2.3 2μm光纤激光器 |
| 1.2.4 3μm光纤激光器 |
| 1.3 脉冲光纤激光器 |
| 1.3.1 调Q技术 |
| 1.3.2 锁模技术 |
| 1.3.3 可饱和吸收体 |
| 1.4 非线性脉冲动力学 |
| 1.4.1 传统孤子 |
| 1.4.2 色散管理孤子 |
| 1.4.3 自相似脉冲 |
| 1.4.4 耗散孤子 |
| 1.4.5 耗散孤子共振 |
| 1.4.6 暗孤子 |
| 1.5 本论文的主要研究内容和章节安排 |
| 第二章 脉冲光纤激光器的理论基础 |
| 2.1 调Q和锁模的基本原理 |
| 2.1.1 调Q的基本原理 |
| 2.1.2 锁模的基本原理 |
| 2.2 光纤的传输特性 |
| 2.2.1 光纤中的色散效应 |
| 2.2.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.2.3 光纤中的双折射效应 |
| 2.2.4 增益光纤的传输特性 |
| 2.2.5 光纤中的传输方程 |
| 2.3 被动锁模光纤激光器的理论模型与数值仿真 |
| 2.3.1 被动锁模光纤激光器的建模 |
| 2.3.2 真实可饱和吸收体的理论模型 |
| 2.3.3 等效可饱和吸收体的理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 耗散孤子共振光纤激光器 |
| 3.1 耗散孤子 |
| 3.2 耗散孤子共振光纤激光器的数值仿真 |
| 3.2.1 单脉冲耗散孤子共振 |
| 3.2.2 多脉冲耗散孤子共振 |
| 3.2.3 耗散孤子脉冲中的暗孤子与分裂现象 |
| 3.3 谐波锁模耗散孤子共振光纤激光器的实验研究 |
| 3.3.1 单脉冲耗散孤子共振的实验研究 |
| 3.3.2 谐波锁模耗散孤子共振的实验研究 |
| 3.3.3 色散与腔长对谐波锁模耗散孤子共振的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 混合锁模孤子掺铥光纤激光器的理论研究 |
| 4.1 掺铥光纤激光器中混合锁模技术概述 |
| 4.2 数值仿真 |
| 4.2.1 不同泵浦强度下的脉冲演化对比 |
| 4.2.2 不同腔长下的脉冲演化对比 |
| 4.2.3 不同线性相移偏置下的脉冲演化对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于碳纳米管的中红外脉冲光纤激光器 |
| 5.1 碳纳米管的结构与制备 |
| 5.1.1 碳纳米管概述 |
| 5.1.2 碳纳米管的手性 |
| 5.1.3 碳纳米管的制备与表征 |
| 5.1.4 碳纳米管可饱和吸收镜的制备 |
| 5.2 基于碳纳米管的中红外脉冲光纤激光器 |
| 5.2.1 被动调Q钬镨共掺光纤激光器 |
| 5.2.2 被动锁模钬镨共掺光纤激光器 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 基于碳纳米管的宽带调谐中红外脉冲光纤激光器 |
| 6.1 中红外光纤激光器的波长调谐技术 |
| 6.1.1 多模干涉调谐 |
| 6.1.2 闪耀光栅调谐 |
| 6.2 基于碳纳米管的中红外可调谐调Q光纤激光器 |
| 6.3 基于碳纳米管的中红外可调谐锁模光纤激光器 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）基于光谱滤波的双波长飞秒激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 双梳技术及其应用 |
| 1.2 双重频锁模激光器的国内外研究现状 |
| 1.2.1 双重频锁模激光器的产生方法 |
| 1.2.2 双重频锁模激光器在双梳系统中的应用 |
| 1.3 课题意义、主要研究内容和创新点 |
| 第2章 光纤滤波器 |
| 2.1 Lyot滤波器 |
| 2.2 Sagnac滤波器 |
| 2.2.1 传统的Sagnac滤波器 |
| 2.2.2 非互易元件 |
| 2.2.3 改进的全保偏Sagnac滤波器 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于Lyot滤波器的CNT锁模双波长激光器 |
| 3.1 CNT的光电特性及制备方法 |
| 3.1.1 CNT的光学特性 |
| 3.1.2 SWCNT的制备 |
| 3.1.3 SWCNT薄膜的光学特性 |
| 3.2 单波长运转的SWCNT锁模激光器 |
| 3.3 双波长运转的CNT锁模激光器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于Sagnac滤波器的全保偏9 字腔双波长激光器 |
| 4.1 9字腔激光器的锁模原理 |
| 4.1.1 非线性放大环形镜 |
| 4.1.2 9字腔激光器锁模原理 |
| 4.2 单波长运转的9字腔锁模激光器 |
| 4.3 全保偏9字腔双波长锁模激光器 |
| 4.3.1 单波长运转状态 |
| 4.3.2 双波长运转状态 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本论文工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）金纳米粒子调控光纤激光器脉冲特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 光纤激光器的分类 |
| 1.3 新型纳米材料 |
| 1.3.1 基于纳米材料的饱和吸收体 |
| 1.3.2 纳米材料的光场耦合机制 |
| 1.3.3 金纳米材料及其应用 |
| 1.4 新型金纳米饱和吸收材料用于光纤激光器的研究进展 |
| 1.5 本文主要的研究内容 |
| 第2章 基于金纳米饱和吸收体的锁模光纤激光器的理论研究 |
| 2.1 掺镱光纤激光器的锁模理论分析 |
| 2.1.1 基于Haus主方程的掺镱光纤激光器的锁模理论 |
| 2.1.2 饱和吸收体光纤激光器的时域ABCD矩阵理论分析 |
| 2.2 金纳米粒子的饱和吸收特性 |
| 2.2.1 金纳米粒子饱和吸收体的吸收机制 |
| 2.2.2 金纳米粒子饱和吸收原理及特性表现 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 金纳米饱和吸收体的制备及特性研究 |
| 3.1 金纳米粒子溶液的化学制备及表征 |
| 3.1.1 金纳米粒子溶液的制备 |
| 3.1.2 金纳米粒子水溶液的表征 |
| 3.2 金纳米粒子饱和吸收体的制备 |
| 3.2.1 直接耦合法 |
| 3.2.2 倏逝场耦合法 |
| 3.3 饱和吸收特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 球形金纳米饱和吸收体光纤激光器脉冲特性的研究 |
| 4.1 光纤激光器系统搭建 |
| 4.2 低浓度球状金纳米粒子实验结果分析 |
| 4.2.1 滴涂法制备金纳米饱和吸收体 |
| 4.2.2 光学驱动沉积法制备金纳米饱和吸收体 |
| 4.3 高浓度球状金纳米粒子实验结果分析 |
| 4.3.1 滴涂法制备金纳米饱和吸收体 |
| 4.3.2 光学驱动沉积法制备金纳米饱和吸收体 |
| 4.3.3 实验过程中的其它锁模现象及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金纳米棒饱和吸收体激光器脉冲特性的研究 |
| 5.1 光纤激光器系统搭建 |
| 5.2 滴涂锥形光纤法制备金纳米棒饱和吸收体 |
| 5.3 光学驱动沉积法制备金纳米棒饱和吸收体 |
| 5.4 耗散孤子共振 |
| 5.5 两种金纳米粒子锁模光纤激光器实验结果的对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、光纤环形激光器中锁模脉冲均匀性的理论分析和实验研究（论文参考文献）
- [1]基于石墨烯光调制器的可调高重频光纤激光器研究[D]. 李对对. 西北大学, 2021(12)
- [2]基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究[D]. 李国儒. 山东大学, 2021(10)
- [3]被动锁模光纤激光超快瞬时动力学理论与实验研究[D]. 张裕生. 浙江大学, 2020(02)
- [4]被动锁模掺镱光纤激光器及波长调谐特性研究[D]. 郭鸿宇. 西北大学, 2020(01)
- [5]2.0μm高重复频率光纤光梳研究[D]. 乔田. 华南理工大学, 2020
- [6]基于拉曼增益的分布反馈随机光纤激光器[D]. 蔡瑶. 深圳大学, 2020
- [7]掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究[D]. 于洋. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [8]脉冲光纤激光器及其非线性动力学研究[D]. 吕彦佳. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]基于光谱滤波的双波长飞秒激光器的研究[D]. 李润敏. 天津大学, 2018(06)
- [10]金纳米粒子调控光纤激光器脉冲特性的研究[D]. 袁雪. 哈尔滨工业大学, 2018(02)