1.66 μm短脉冲拉曼光纤激光器研究

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随着现代通信网络及数据传输的飞速发展,现有的通信波段将很快用完,研究发展新的通信波段——U波段(1.66μm附近)迫在眉睫。拉曼光纤激光器具有结构简单、光束质量好、激射波长灵活可调且光转换效率高等优点,只要选用恰当的泵浦光源和非线性介质理论上就可以实现任意波长拉曼激光输出,这将为光纤通信系统提供新波长的光源。本论文的研究工作就是针对拉曼光纤激光器,对1.66μm连续拉曼光纤激光器进行了相关理论数值仿真和实验研究。于此同时,基于增益调制技术实现了大能量、高转换效率的1.66μm短脉冲拉曼光纤激光器,并对其输出性能、特征参数进行分析。本论文的主要工作内容如下:1.研究拉曼激光在拉曼光纤激光器中的产生原理,理论分析了连续光在拉曼腔内的激光输出特性,通过MATLAB软件进一步对一阶拉曼光纤谐振腔作了理论研究和数值仿真。2.设计实验方案并搭建了用高非线性光纤为拉曼增益介质的连续拉曼光纤激光器,激光器可以实现一阶拉曼激光和二阶拉曼激光的输出。但是,拉曼光纤激光器的功率斜效率仅为5.5%,输出功率仅为87 m W。我们针对实验结果,进行了详细的理论分析,提出了提高拉曼光纤激光器输出性能的优化方法。3.进行了基于传统石英单模光纤的增益调制拉曼光纤激光器实验。利用单模光纤间熔接损耗小、传输损耗低的特点,将其作为拉曼增益光纤,并在实验中通过调整泵源相关参数(脉冲宽度和脉冲重复频率)、拉曼谐振腔激光输出耦合比,从而优化脉冲拉曼激光的光学输出特性,最终获得了工作波长在1666 nm附近的高单脉冲能量的短脉冲拉曼光纤激光器。该激光器能获取最大平均输出功率670m W,最大单脉冲输出能量223 n J,脉冲宽度从4.41 ns~7.47 ns可调,光光转换效率>51%的脉冲拉曼激光。该拉曼光纤激光器表现出非常好的工作稳定性(RMS<0.15%)。最后,本章节对实验的优化过程进行了理论分析和实验验证。
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