基于石英/硫化物光纤的非线性效应及产生THz超高重频飞秒脉冲的研究

摘要

高重复频率飞秒脉冲激光源在通信行业、医疗技术、国防军事等重要领域均有着广泛的应用，相对于重频受限的传统锁模光纤激光器，人们开辟了耗散四波混频、微腔克尔光梳等产生高重频超短脉冲的新途径，但其在信噪比、稳定性、灵活性等方面仍存在不足之处，因此研究了一种紧凑的全光纤方法来实现可调谐高重频的高性能超短脉冲激光。
　　另一方面，新型特种光纤中的非线性光学效应也是近年来人们的研究热点之一，在前人的研究基础上，对硫化物光纤中的非线性效应进行了进一步的研究与分析。
　　本文主要开展的工作如下:
　　(1)对光纤非线性光学效应的发展概况、超短脉冲技术研究现状、高非线性光纤、硫化物光纤等进行了简要介绍，并详细阐述了几种非线性光学效应以及克尔光频率梳的产生原理。
　　(2)采用色散平坦的高非线性石英光纤实现了参量放大器，研究了信号波长在1540.6～1565.6nm范围内调谐时的参量增益变化趋势，并特别针对信号波长位于1547.6nm处的参量放大过程进行了详细分析与讨论。
　　(3)提出了一种准连续双波长泵浦全光纤级联四波混频机制，利用色散平坦高非线性光纤实现了1.56μm波段的高性能相位锁定克尔光频梳，从而获得重复频率从0.1THz到1THz连续可调的稳定低噪声飞秒脉冲激光输出，最短脉冲宽度262fs，并对其在不同情况下的输出特性进行了详细对比与分析，为获取简单紧凑的、THz高重复频率的高性能飞秒脉冲激光源提供了新途径。
　　(4)在实验中首次在单模As2S3光纤中观察到四波混频效应，并获得高达12阶的受激布里渊散射边带，详细阐述与分析了其产生过程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 非线性光纤光学概述

1．2．1 非线性光纤光学发展概况

1．2．2 高非线性石英光纤

1．2．3 硫化物光纤

1．3 超短脉冲光纤激光的发展概况

1．3．1 主动锁模光纤激光器

1．3．2 被动锁模光纤激光器

1．4 本论文的研究目的及内容简介

第二章 光纤非线性光学效应的基本理论

2．1 光纤中非线性光学效应的产生机理

2．2 光纤中的非线性光学效应

2．2．1 非弹性过程

2．2．2 弹性过程

2．3 克尔光频率梳

2．4 本章小结

第三章 基于高非线性石英光纤的宽带参量放大器实验研究

3．1 光纤参量放大器的研究意义与发展概况

3．1．1 光纤参量放大器对通信网络的重要性

3．1．2 光纤参量放大器的发展现状

3．2 参量放大原理

3．3 实验装置

3．4 实验结果讨论与分析

3．4．1 小信号参量放大过程

3．4．2 不同波长信号光的参量放大情况

3．4．3 输入输出功率对比

3．5 本章小结

第四章 准连续双波长泵浦全光纤克尔频率梳产生THz高重频飞秒脉冲

4．1 高重复频率飞秒脉冲激光的研究背景及现状

4．2 实验方案

4．3 实验原理与实验装置图

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 光频梳随泵浦功率增大的逐步演变过程

4．4．2 相位锁定光频梳的输出特性分析与探讨

4．4．3 光频梳的可调谐性及不同重复频率下的对比分析

4．5 本章小结

第五章 基于硫化物光纤的四波混频及受激布里渊散射的实验研究

5．1 新型特殊光纤中四波混频及受激布里渊散射的发展概况

5．1．1 四波混频

5．1．2 受激布里渊散射

5．2 基于硫化物光纤的四波混频实验研究

5．2．1 实验方案

5．2．2 实验结果分析

5．3 基于硫化物光纤的受激布里渊散射实验研究

5．3．1 实验方案

5．3．2 实验结果分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本论文主要研究内容

6．2 展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢