论文部分内容阅读
锁模激光技术是产生高重复频率超短光脉冲的重要手段,在光通信、光传感、超快光学、光学信号处理、超连续谱产生和激光加工等众多领域具有重要而广泛的应用价值。由于主动锁模光纤激光器具有结构简单、脉冲重复频率可调等优点而成为激光锁模领域的一个重要研究方向。设法研制出中心波长、输出脉冲宽度、脉冲重复频率等关键技术指标均可调谐的主动锁模光纤激光器将极大拓展锁模光纤激光器的应用场景和适用领域,也是新一代灵活格栅(Grid Free)密集波分复用(DWDM)光通信系统和全光时分复用(OTDM)技术所需的有效光源,具有重要的研究意义和实际应用价值。本文在对基于数字微镜器件(DMD)的程控可调谐光学滤波系统进行了理论与实验研究的基础上,对基于LiNbO3调制器和DMD滤波器的可调谐主动锁模光纤激光器开展了深入的研究,并搭建了相关实验系统。论文的主要工作如下:1.在分析了掺铒光纤(EDF)及主动锁模光纤激光器基本原理的基础上,应用行波速率方程理论,建立了主动锁模光纤激光器理论模型。2.搭建了基于LiNbO3强度调制器的主动锁模光纤激光器,在20阶谐波锁模时,得到重复频率为219.42MHz,脉冲宽度为4.99ps,锁模光谱中心波长1564.1nm、3dB带宽为5.8nm的稳定锁模激光输出。并对不同重复频率对激光波长的影响以及不同泵浦条件下激光器的平均输出功率进行了实验研究。3.在分析了 DMD的工作原理和衍射特性,并用ZEMAX软件对基于DMD的可调谐光学滤波器进行仿真分析的基础上,设计并搭建了基于DMD的可调谐光学滤波系统,实验实现了滤波器中心波长和滤波带宽的高精度独立调谐。4.搭建了基于LiNbO3调制器和DMD滤波器的可调谐主动锁模光纤激光器实验系统,实现了中心波长在1526-1555nm共29nm范围内的连续可调谐锁模激光输出,波长调谐精度0.06nm。在中心波长1537.95nm处,改变调制频率在6阶和53阶锁模时得到54.21MHz和476.03MHz重复频率的锁模脉冲输出,控制DMD加载不同宽度像素条改变滤波带宽在1.96nm和2.94nm时实现锁模脉冲宽度为17.53ps和12.92ps的激光输出。实验实现了对锁模中心波长、脉冲重复频率和脉冲宽度的调谐。