论文部分内容阅读
由于以掺镱光纤（Ytterbium-doped fiber, YDF）作增益介质的全光纤1μm激光器具有结构简单、成本低廉、辐射带宽宽、输出功率高等特点，所以该类器件被广泛研究。可调谐连续激光器、调Q和锁模激光器是目前1μm光纤激光器的重要发展方向。本文围绕1μm波段的全光纤可调谐连续激光器、被动调Q激光器、被动锁模激光器开展了相关理论、模拟、实验的研究。首先，本文阐述了用于实现可调谐连续激光输出的单模-多模-单模结构多模干涉光纤滤波器（Single-mode-multimode-single-mode multimode interference filter,SMS）的原理、利用碳纳米管可饱和吸收体（Carbon nanotube saturable absorber,CNT-SA）实现调Q及锁模的原理以及1μm全正色散（All-normal dispersion,ANDi）锁模光纤激光器中的色散、非线性效应、增益等影响锁模的主要因素，进一步推导了描述全正色散锁模光纤激光器中脉冲传输特性的金兹堡-朗道方程（Ginzburg-Landau equation, GLE）。在数值模拟方面，本文利用分步傅里叶算法求解了描述锁模激光器中脉冲传输特性的GLE，并模拟讨论了锁模机制、光谱滤波器带宽、泵浦功率、可饱和吸收体、激光腔长等对1μm被动锁模光纤激光器的影响。在实验方面，制作了SMS，并将其集成于1μm连续光纤激光器中，得到了调谐范围约为1020nm~1035nm的连续激光。制备并表征了管径为1nm的CNT-SA，并利用其获得了脉宽为4.5μs、重复频率为25KHz、单脉冲能量为140nJ的1μm被动调Q激光脉冲。利用管径为0.8nm、在1μm附近具有强吸收带的CNT-SA研制出了脉宽为100ps量级的1μm增益支配孤子锁模光纤激光器和耗散孤子锁模光纤激光器，并研究了CNT-SA中CNT浓度、腔长、偏振态对锁模的影响。进一步通过调节偏振控制器（Polarization controller, PC），分别实现了调谐范围为1032nm~1040nm的可调谐增益支配孤子锁模激光器和中心波长分别为1037nm、1039nm的双波长锁模激光器。