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飞秒光纤激光器的转化效率高,散热简单,激光阈值低;器件体积小,灵活轻便;成本较低,利于推广。 本论文的主要工作是优化掺铒光纤飞秒激光器的输出。 本文首先介绍了激光的发展历程,超快光学的基本知识以及超快光纤激光器应用的主要器件。得益于光纤的特有性质,超快光纤激光器种类较多,可以工作在各个不同的状态,输出各种不同性质独特的脉冲。 本文利用非线性偏振旋转效应在全光纤系统中产生飞秒级别的超短脉冲。优化了腔内的色散管理,在掺杂光纤实现增益的同时,补偿普通单模光纤提供的反常色散,使全光纤激光器直接输出百飞秒级的脉冲。通过大量的实验,在腔外进行色散补偿最终可以得到78 fs的输出,效率达到27%,这样高的效率在国内外报道中并不多见。 为了解决铒纤和普通单模光纤的芯径不匹配问题,本文摸索出一套熔接程序,取得了较好的效果。 本文系统的研究了从孤子到展宽脉冲,从负色散区到正色散区的光纤激光器输出特性,对实验中的出现的各种现象进行了分析。 经过不断改进,当腔长不断缩短,在负色散区观察到Kelly band光谱,并计算了理论上腔型的参数,与实际结果吻合较好。 本文研制的几套光纤激光器输出的脉冲无分裂,光束质量较好,脉冲从78 fs到440 fs,重复频率从17.4 MHz到59.8 MHz。在实际教学应用中取得了良好的效果。这种光纤激光器体积小,稳定性好,维护简单,效率高,成本较低,便于工业化生产,可以实现小型化和便携手提化。 掺铒光纤激光器的技术可以推广到其他光纤激光器中,全面掌握掺铒飞秒光纤激光技术可以有助于推动整个光纤激光器技术的进一步深入发展。