模间拍频锁模级联拉曼光纤激光器的研究

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光纤激光器因具有易集成化、光束质量好、输出波长可调谐及高转化效率等众多优点,受到广泛研究。与传统稀土掺杂光纤激光器相比,拉曼光纤激光器具有以下特点:1)只要给定恰当的拉曼泵浦源和拉曼增益介质,便能够获得任意波长的激射;2)运用级联拉曼增益,能将激光输出波长扩展到更广泛的新波段。为了获得脉冲激光,常常需要用到调Q或锁模技术。调Q可以获得大的单脉冲能量,而要想获得超短脉冲通常需要用到锁模机制。常用锁模技术需要的外在条件比较多,主动锁模需要在腔内插入调制器或电光晶体等。而被动锁模常常需要借助于可饱和吸收体,且锁模波长主要受限于光纤中的掺杂介质。因此,人们一直在探索自锁模的机制,即无需专门的锁模部件,本课题组已提出一种新型自锁模技术——模间拍频技术。若进一步将该锁模技术与拉曼光纤增益相结合,理论上有望实现任意波段的锁模。本文依据模间拍频锁模的原理,实验研究了1484nm和1319nm两种两级级联拉曼模间拍频锁模光纤激光器,本文主要开展的工作如下:  1.从理论上对两级级联拉曼模间拍频锁模的原理进行了分析,指出在连续多模拉曼泵浦光的作用下,一级拉曼激光未锁模时,即△f≠N·△f1s,当我们调整二级拉曼腔长到恰当的长度,即使△f=N·△f2s。成立,便能够获得稳定的二级拉曼锁模激光;  2.从实验上实现了1484nm两级级联拉曼模间拍频锁模光纤激光器。通过调整插入二级拉曼腔内的单模光纤长度,获得了重复频率分别为f10(72.716MHz)、f14(101.973 MHz)、f16(116.292 MHz)、f19(138.097 MHz)的模间拍频拍频锁模激光,并且对它们从光谱、脉冲、频谱等特性上进行了总结和分析。实验结果证实了理论分析,一级拉曼激光未实现锁模时,仍然获得了二级拉曼激光的锁模。这四个重复频率的锁模的实验结果表明:随着重复频率的增加,锁模阶次也随之增加,锁模后的脉冲宽度逐渐减小;  3.以掺P光纤中的P2O5作为一级拉曼增益介质,SiO2作为二级拉曼增益介质,从实验上实现了1319nm混合联拉曼模间拍频锁模光纤激光器。通过控制置于二级拉曼腔内的单模光纤长度改变二级拉曼腔长,当单模光纤的长度为3.25 m时,二级拉曼腔长~980 m,获得了重复频率为f3(27.2467 MHz)、锁模阶次为131次的混合级联拉曼模间拍频锁模激光。
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