【摘 要】
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被动锁模光纤激光器产生的方波脉冲可以应用于光纤传感、信号处理等相关领域,逐渐成为近些年光纤激光领域的研究热点。本文分别从理论和实验两方面,对8字腔被动锁模光纤激光器产生方波脉冲做了比较全面的探索和研究。理论上研究了方波脉冲在光纤中的产生条件与影响因素,数值求解了光脉冲在光纤中传输的偏微分方程,获得了方波脉冲输出。实验上,基于非线性光纤环形镜和非线性放大环形镜被动锁模技术,分别搭建了掺镱和掺铒被动锁
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被动锁模光纤激光器产生的方波脉冲可以应用于光纤传感、信号处理等相关领域,逐渐成为近些年光纤激光领域的研究热点。本文分别从理论和实验两方面,对8字腔被动锁模光纤激光器产生方波脉冲做了比较全面的探索和研究。理论上研究了方波脉冲在光纤中的产生条件与影响因素,数值求解了光脉冲在光纤中传输的偏微分方程,获得了方波脉冲输出。实验上,基于非线性光纤环形镜和非线性放大环形镜被动锁模技术,分别搭建了掺镱和掺铒被动锁模光纤激光器,通过实验获得了方波脉冲输出;对其输出特性与稳态特性进行了研究,并对实验结果与理论研究结果做了对比。本文的具体工作内容如下:1.利用谱方法,数值求解了描述光脉冲在光纤中传输的复立方-五次方金兹堡-朗道方程。首先通过选取方程中适当的参数,在正常和反常色散区分别获得了方波脉冲输出,并计算了正常色散区,色散值对方波脉冲的影响以及反常色散区非线性效应对方波脉冲的影响;然后利用分步傅里叶方法数值求解了描述光脉冲在光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程,获得了方波脉冲的数值解,并进一步通过改变参数值,分析了偏振态对方波脉冲两个互相垂直的偏振分量的影响。2.基于非线性光纤环形镜锁模技术搭建了掺镱被动锁模光纤激光器,获得了稳定的1μm波段方波脉冲输出,并进一步重点研究了该方波脉冲的输出特性及多稳定态的存在。基于非线性放大环形镜锁模技术搭建了掺镱被动锁模光纤激光器,同样获得了稳定的方波脉冲输出,并将两种锁模方式获得的方波脉冲进行了对比分析。实验结果表明腔内方波脉冲的偏振态对其输出特性有很大的影响。3.基于非线性光纤环形镜技术搭建了分别工作在反常色散区和正常色散区的掺铒被动锁模光纤激光器,实验中通过增加泵浦功率并调节腔内偏振态,获得了时域可调谐方波脉冲的输出,并对该方波脉冲的输出特性进行了研究;研究了非线性效应对方波脉冲输出特性的影响,并将实验结果与第2章数值求解的结果进行了比较;进一步研究了腔内偏振态对方波脉冲互相垂直的两个偏振分量的影响。
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