基于新型光滤波器的被动锁模光纤激光器的研究

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近年来,被动锁模光纤激光器在工业应用和科学研究领域得到了广泛关注。此外,中心波长可转换、脉冲宽度和光谱带宽可调谐、多波长锁模的光纤激光器在波分复用光纤通信、生物成像等各个方面都具有重要的应用价值,已引起相当多的研究兴趣。有效调节无源锁模光纤激光器的输出参数具有重要的研究价值。光谱滤波可以极大地影响激光腔内的脉冲模式,因此,在激光腔中添加可调谐滤波器是一种简单稳定的有效调节输出的方法。面对目前市场上激光器结构复杂和调谐功能不方便的情况,本文基于Lyot双折射滤波效应和马赫-曾德尔干涉仪设计了两种新型的可调谐激光器,实现了不同的调谐功能,分别从实验和理论两方面对激光器的调谐功能进行了研究和分析,更加优化了激光器的输出方案。本文的主要研究内容包含以下几点:(1)研究了一种基于新型光纤Lyot滤波器波长脉冲可调谐的锁模全光纤激光器。首先,将单模光纤拼接在两段保偏光纤之间构成新型全光纤滤波器,保偏光纤轴向以45°拼接,通过调节单模光纤上的偏振控制器可以调节滤波器的中心波长和带宽。然后,理论分析了滤波器的透射特性,与实验数据保持一致。滤波器带宽的调整是依靠保偏光纤的双折射效应,而不是通过改变光纤的长度。最后,将设计的新型Lyot滤波器加入基于碳纳米管的掺铒被动锁模光纤激光器中,通过适当调整偏振控制器,实现了光谱带宽0.9 nm~6.3 nm和脉冲宽度2.9 ps~0.623 ps的调谐输出。同时,锁模脉冲的波长可以在大约32 nm的范围内调谐。(2)研究了一种间距可控的耗散孤子分子锁模光纤激光器。首先,利用非线性偏振旋转技术设计了一个耗散孤子被动锁模光纤激光器,在中心波长约为1565 nm处获得了耗散孤子的输出。然后,将得到的耗散孤子输入到由两个50:50分束器和一个可调谐时间延迟线组成的新型马赫-曾德尔干涉仪中,通过调节时间延迟线精确控制马赫-曾德尔干涉仪两臂的光程差,可以实现耗散孤子分子的间距连续可调谐。实验中获得了脉冲间隔分别为0.80 ps、1.30 ps、2.37 ps、4.25 ps、6.24 ps、9.40 ps、15.30 ps的耗散孤子分子,对应的光谱调制间隔分别为8.30 nm、6.10 nm、3.83 nm、1.88 nm、1.27 nm、0.85 nm、0.52 nm。最后,分析了利用马赫-曾德尔干涉仪产生孤子分子的原理,理论分析和实验结果保持一致。
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