【摘 要】
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近年来,脉冲簇光纤激光器因在材料加工方面的重要应用,受到极大关注,成为光纤激光领域的研究热点之一。同时,在微波光子学领域,利用高子脉冲重频脉冲簇激光器作为驱动源,可以用于产生高频段的可调谐高功率微波,成为有别于传统高功率微波产生新方法和新体制。为此对多参数可调、可控的高子脉冲重频脉冲簇光纤激光器的研究提出了新的需求。本文主要针对不同的应用需求,以高子脉冲重频为核心,对簇宽为纳秒和百纳秒的两种全光纤
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近年来,脉冲簇光纤激光器因在材料加工方面的重要应用,受到极大关注,成为光纤激光领域的研究热点之一。同时,在微波光子学领域,利用高子脉冲重频脉冲簇激光器作为驱动源,可以用于产生高频段的可调谐高功率微波,成为有别于传统高功率微波产生新方法和新体制。为此对多参数可调、可控的高子脉冲重频脉冲簇光纤激光器的研究提出了新的需求。本文主要针对不同的应用需求,以高子脉冲重频为核心,对簇宽为纳秒和百纳秒的两种全光纤脉冲簇激光器开展实验研究,主要内容包括:1.根据不同脉冲光纤激光器的输出时域特性,选定耗散孤子共振（DSR）锁模光纤激光器作为簇宽为纳秒的脉冲簇激光种子源,通过建立理论模型和数值仿真,研究了饱和吸收体饱和功率、增益饱和能量和泵浦光功率对耗散孤子脉冲输出特性的影响,为产生纳秒级脉宽可调谐的DSR矩形脉冲提供理论指导。2.设计并搭建了纳秒级脉宽可调谐的DSR锁模激光器,获得了脉宽1-10 ns连续可调的矩形脉冲输出;以此激光为种子源,通过基于电光调制器的外部主动调制,获得了子脉冲重频0.8-1.5 GHz连续可调的矩形脉冲簇激光输出;通过多级主振荡功率放大（MOPA）系统提高输出脉冲簇的能量,并详细分析了不同时域参数对放大输出特性的影响;设计了基于任意波形发生器的超高子脉冲重频脉冲簇激光器,获得了子脉冲重频1-10 GHz可调的脉冲簇激光输出。最终在全光纤结构中获得了脉冲簇宽度1-10 ns可调、子脉冲重频0.8-10 GHz可调、最大脉冲簇能量49μJ、峰值功率47.25 k W的脉冲簇激光输出。这是目前报道的子脉冲重频最高的脉冲簇光纤激光器。3.针对簇宽为百纳秒的脉冲簇光纤激光器研究,提出了基于电调半导体激光作为种子源的全光纤激光器,获得的脉宽10 ns-100 ns可调谐的可编程时域波形激光输出,通过外部电光调制器调制,子脉冲重频～100 MHz-10 GHz可调谐,且子脉冲形状、占空比等时域参数均可主动调节;在MOPA系统放大过程中,研究了不同时域参数种子条件下,对输出激光时域和频谱的影响,通过时域波形预补偿技术,实现了大功率多参数可调谐的矩形脉冲簇输出,百纳秒下最大脉冲簇能量1.364 m J,峰值功率13.6 k W。这是目前子脉冲重频最高、多个时域参数自由度可调谐的脉冲簇光纤激光器。
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