导读:本文包含了锁模脉冲论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:锁模光纤激光器,超短脉冲,非线性偏振旋转,非线性薛定谔方程
锁模脉冲论文文献综述
梁勤妹,汪徐德[1]（2019）在《基于非线性偏振旋转锁模孤子光脉冲的产生及模拟》一文中研究指出非线性偏振旋转(NPR)技术是被动锁模光纤激光器中实现超短脉冲的一种有效方式,因其结构紧凑,可靠性高而备受关注。本文利用基于NPR锁模的掺铒光纤激光器,在1557.7 nm波段,获得了脉冲宽度为1.35 ps,基频重复率为9.49 MHz的脉冲序列输出。利用耦合的金兹堡-朗道方程,数值模拟了激光器中锁模孤子光脉冲的产生,并对锁模建立过程中孤子时域和频域演化进行了分析,模拟分析和实验观察相吻合。该结果有助于加深人们对NPR锁模光纤激光器中孤子锁模动力学特性的理解。(本文来源于《激光与红外》期刊2019年07期）
马春阳[2]（2019）在《基于被动锁模光纤激光器的超短脉冲理论与实验研究》一文中研究指出相比于其他类型激光器,光纤激光器因其结构紧凑、价格低廉、无需冷却等优点成为了未来激光器的主要发展方向,甚至有可能取代固体激光器等传统激光器成为世界主流激光器类型。目前,随着全正色散光纤激光器等新型光纤激光器的研制成功,光纤激光器在最终输出脉冲能量方面已经和固体激光器相当。然而,受限于输出脉冲宽度的研究瓶颈,使得如何压缩光纤激光器输出脉冲宽度成为了当前研究热点。被动锁模技术是产生超短脉冲的主要技术手段之一,通过被动锁模技术可以有效地实现飞秒量级脉冲输出。本文主要围绕被动锁模光纤激光器中产生超短脉冲展开研究工作,通过理论建模与实验相结合的方法对被动锁模光纤激光器中产生的孤子类型进行分析,重点研究了可饱和吸收体参数对被动锁模光纤激光器输出脉冲特性的影响,设计并实现了高性能可调谐波长自相似光纤激光器,高脉冲能量Mamyshev光纤激光器,并通过自行优化设计的Mamyshev光纤激光器得到了目前为止光纤激光器中脉冲宽度最短、光谱最宽的脉冲输出。本论文的理论与实验研究对光纤激光器在产生高能量以及超短脉冲方面具有重要的科学研究意义与实际应用价值。本文的主要研究内容如下:1.通过数学建模对全正色散光纤激光器输出孤子分子的动态特性进行研究。由于腔内过高的非线性效应导致脉冲在最终输出时由单个孤子分裂成孤子分子形式,随着泵浦功率的持续提高,孤子分子并没有直接分裂成叁孤子,而是通过一系列的自适应过程阻止其自身分裂,实验证明孤子分子可以承受较高非线性效应,并在自适应调整后,孤子分子中的两个孤子保持着同样的孤子特性继续传播。2.对基于黑磷为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器进行建模与仿真分析,通过与石墨烯、过渡金属硫化物、拓扑绝缘体等其他二维材料为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器进行对比分析,发现以黑磷为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器在脉冲输出特性上(形成脉冲所需时间、脉冲宽度、脉冲峰值功率等方面)要好于其他类型二维材料为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,证明了黑磷是目前为止二维材料中较为理想的可饱和吸收体材料。然后对可饱和吸收体模型进行深入研究,通过数值模拟发现调制深度、非饱和吸收系数以及饱和能量都会影响最终输出脉冲特性,并得出结论:较高调制深度和较低非饱和吸收系数可以获得高能量超短脉冲。通过上述研究可为制造高性能可饱和吸收体提供理论支持和技术指导。3.对自相似光纤激光器进行具体数值模型构建与实验研究,通过求解自相似光纤激光器模型对腔内动态变换过程进行更加深入的分析,并在实验室构建了基于掺镱光纤的自相似光纤激光器,得到了5.8 n J,83 fs的脉冲输出。实验过程中发现通过旋转光谱滤波器角度可以很好实现调谐脉冲中心波长的功能,因此对自相似光纤激光器是否存在可调谐性进行深入研究,在实验中成功实现了70 nm(1030-1100 nm)的可调谐波长范围,输出脉冲宽度约为116 fs,脉冲能量为4 n J的脉冲,通过适当调整非线性偏振旋转器件,得到另一组脉冲宽度小于100 fs的70 nm可调谐波长范围脉冲,据作者所知,这是第一次在掺镱光纤激光器中得到脉冲宽度小于100 fs的可调谐光纤激光器,证明了自相似光纤激光器是具有可调谐能力的高性能光纤脉冲激光器。4.对新型超短脉冲光纤激光器——Mamyshev光纤激光器进行了重点研究,Mamyshev光纤激光器是目前为止输出脉冲能量最高的光纤激光器,通过构建Mamyshev光纤激光器得到了60 fs,30 n J的脉冲输出。之后在Mamyshev光纤激光器原有基础上引入去啁啾平台和具有高非线性效应光子晶体光纤,通过增益光纤内自相似演化特性和极高调制深度维持腔内稳定,最终得到脉冲宽度为17 fs,光谱宽度为394 nm的脉冲输出,并通过仿真验证了实验的准确性。据作者所知,这是目前为止所有光纤激光器中输出脉冲最短、光谱最宽的光纤激光器,为人们研究极限超短脉冲提供新的研究思路与技术手段。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
王亚洲[3]（2019）在《基于2微米锁模光纤激光器及放大器的脉冲形态研究》一文中研究指出被动锁模掺铥光纤激光器作为产生2μm超短激光脉冲的主要方法,不仅具有结构紧凑、经济实用、稳定性高等优势,而且谐振腔结构及参数灵活可控,是探索锁模非线性动力学的理想平台。此外,锁模脉冲在光纤放大器中也呈现出了丰富的非线性动力学特征。然而,由于该波段光纤激光与1μm-1.5μm波段相比起步较晚,关于激光脉冲非线性动力学的研究仍然较少,锁模脉冲形态相对比较单一。与此同时,该波段光纤由于与1μm-1.5μm波段不同的光学参数(如群速度色散、非线性系数、掺稀土粒子光纤的增益带宽等)而使其锁模非线性动力学存在本质上的差异。因此,本文以被动锁模掺铥光纤激光器为主,掺铥光纤放大器为辅,开展了2μm锁模脉冲非线性动力学研究,主要内容如下:1)以混合被动锁模掺铥光纤激光器为基础,结合数值模拟研究了传统孤子、展宽脉冲和耗散孤子的脉冲性质及动力学特点。针对2μm锁模光纤激光器中普遍存在的传统孤子,通过在谐振腔内引入自制的全光纤Lyot滤波器,并优化其滤波周期,实现了对Kelly边带的有效抑制,同时通过控制Lyot滤波器温度实现了1952.6 nm到1971.6 nm的波长精确调谐。此外,分析了Kelly边带对传统孤子直接放大及啁啾放大的影响,揭示了抑制Kelly边带的必要性:当传统孤子被直接放大时,Kelly边带由于较高的增益系数而被迅速放大,大幅抢占了泵浦能量,从而严重抑制了脉冲主要部分的有效放大;当采用啁啾放大技术时,取决于预展宽光纤的色散符号,Kelly边带时域分布会进一步远离或靠近脉冲主要部分,前者会使Kelly边带仍然具有较高的增益系数,从而抑制了脉冲主要部分的放大,而后者则由于与预展宽脉冲主要部分高度重合,从而使脉冲呈现干涉多峰结构,并在放大过程中产生一定的非线性相移。这两种现象均会使脉冲经色散器件压缩后存在一个较宽的底座,从而限制了脉冲峰值功率。2)研究了锁模多脉冲形态。分析了锁模多脉冲的产生机制,并从叁方面开展了对锁模多脉冲形态的研究。第一,基于被动混合锁模结构产生了由两个相同传统孤子组成的束缚态。第二,以具有高损伤阈值的非线性偏振旋转效应锁模结构为基础,通过减小谐振腔反常色散及增强谐振腔非线性系数从而降低了孤子分裂阈值,实现了4.6 GHz(约823阶)的谐波孤子脉冲。第叁,实验结合模拟研究了类噪声脉冲性质及演化特点。3)以双波长被动锁模为基础,研究了不同类型锁模脉冲的共存态。两类共存态被发现。第一类以双波长NPR被动锁模为基础,通过优化腔长、偏振控制器及泵浦功率,实现了类噪声脉冲与谐波孤子共存。通过合理设置偏振控制器,该共存态能够随泵浦功率自启动。由于腔内色散补偿降低了孤子分裂阈值,随着泵浦功率的提升,位于1955.3 nm的谐波孤子重频从324 MHz增加到了1.138 GHz。位于1983.2 nm的类噪声脉冲始终运行于基频或二次谐波状态。该共存态的产生被归因于锁模相位的波长相关性。此外,通过调节偏振控制器,实验还获得了双波长类噪声脉冲。第二类以具有近零群速度色散以及强叁阶色散的双波长被动混合锁模谐振腔为基础,通过调节偏振控制器及泵浦强度实现了耗散孤子与展宽脉冲共存,模拟结合实验探索了其动力学特性。通过优化光纤双折射导致的梳状滤波周期,耗散孤子及展宽脉冲的脉宽分别为4.18 ps及468 fs。其产生机制归因于强叁阶色散导致的群速度色散波长相关性。此外,由于展宽脉冲相比耗散孤子分裂阈值低,因此还产生了耗散孤子与束缚态展宽脉冲共存的现象。4)探索了叁阶色散对锁模脉冲的影响。首先,以混合被动锁模为基础,探索了近零群速度色散区叁阶色散对孤子脉冲的影响,可分为叁部分:第一部分比较了不同净群速度色散下孤子的脉冲特点,分析了其光谱不对称性所蕴含的物理意义;第二部分模拟发现并分析了锁模脉冲的周期扰动现象,该现象发生于脉宽随泵浦强度增加而从飞秒到皮秒转换的过程中;第叁部分发现了由两个不同脉冲组成的束缚态,与传统束缚态不同,该束缚态所包含的两个脉冲具有不同的脉冲宽度、峰值功率及中心波长,且随着泵浦功率的升高会返回到单脉冲状态,论文结合数值模拟分析了其动力学特点及形成机制。其次,基于叁-五次金兹堡-朗道方程模拟研究了叁阶色散对耗散孤子共振的影响,模拟发现,取决于群速度色散,叁阶色散能够大幅度缩小或扩大耗散孤子共振的脉冲宽度,而不改变脉冲幅度。特别在大反常色散区,即使微弱的叁阶色散也会导致耗散孤子共振脉冲宽度的急剧增加。叁阶色散对耗散孤子共振的影响还随着非线性增益的上升而增强。叁阶色散对耗散孤子共振的另外一个显着影响是它改变了脉冲对称性,使脉冲一侧被陡化,而另外一侧被拉伸。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-05-07）
明淑娴,魏志伟,刘萌,罗爱平,徐文成[4]（2019）在《调Q和调Q锁模脉冲共存双波长光纤激光器》一文中研究指出为了使光纤激光器同时运转在不同的工作状态,搭建了非线性偏振旋转(NPR)技术和碳纳米管可饱和吸收体(CNT-SA)混合的掺铒光纤激光器。其中,基于NPR效应的腔内双折射引入的梳状滤波器可以实现双波长输出,NPR和CNT-SA的可饱和吸收效应共同作用可以获得调Q或调Q锁模脉冲,因此在该激光器中通过调节参数可以使光纤激光器同时获得双波长调Q和调Q锁模脉冲输出。该双波长脉冲经滤波处理后,观察到1531.23 nm处的波长对应调Q脉冲,其重复率为45.62 kHz,1557.18 nm处的波长对应调Q锁模,调Q包络重复率也为45.62 kHz,包络内锁模脉冲的重复率为18.18 MHz,与激光器腔长相符。该实验结果增强了光纤激光器工作的灵活性,有望进一步拓展其在相关领域的应用。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2019年08期）
李静玲,韩冬冬,惠战强,任凯利,罗文峰[5]（2019）在《正色散光纤激光器中矩形耗散孤子与高斯光谱脉冲的切换锁模（英文）》一文中研究指出基于单壁碳纳米管与非线性偏振旋转技术在锁模光纤激光器中仿真和实验观测到矩形耗散孤子与高斯光谱脉冲的切换锁模.矩形耗散孤子的光谱与脉冲宽度分别为～6.33ps和～12.54nm,具有非常强的啁啾.适当地调节偏振控制器,可以获得具有高斯型光谱和脉冲的锁模状态,其光谱和脉冲宽度分别为～1.87ps和～2.2nm.高斯型光谱脉冲的时间带宽积为0.51,几乎没有啁啾.不同锁模状态间的切换归因于偏振控制器导致的腔内偏振的改变.(本文来源于《光子学报》期刊2019年05期）
杨从浩[6]（2018）在《PECVD法生长石墨烯及其锁模激光脉冲的产生》一文中研究指出石墨烯是一个非常有代表性的二维层状材料,因其奇特的电子和光学性能而备受光电子领域的关注。目前基于机械剥离法、液相剥离法、化学氧化还原法、化学气相沉积法等方法制备的石墨烯被作为可饱和吸收体广泛应用于激光器中实现超快激光的输出。这些传统制备方法在制备过程中不可避免地会对石墨烯造成机械损伤和污染以及石墨烯层数可控性差等。此外,在实际应用中,石墨烯通常需要聚合物作为支撑体或与聚合物复合来方便操作,然而聚合物的损伤阈值通常比较低,这将会影响激光器的输出性能。针对上述问题,本论文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在单模石英光纤端面直接生长高质量的石墨烯。PECVD可以实现在低温下无需催化剂辅助直接在介质衬底表面生长石墨烯,石墨烯的厚度可由生长时间控制。本文主要研究了PECVD法在不同生长条件制备石墨烯的质量与形貌,并应用到光纤激光器中进行锁模。主要研究内容如下:(1)PECVD法生长石墨烯参数研究采用PECVD法在石英衬底上制备石墨烯,以甲烷和氢气作为前驱体,系统研究了生长温度、不同甲烷氢气流量比例与Plasma功率等生长参数对石墨烯质量、形貌结构以及生长速率的影响,同时摸索出目前生长石墨烯的最佳条件。研究结果表明PECVD法生长的石墨烯为多晶结构且晶面间距接近本征少层石墨烯。在较低的生长温度和较高的氢气流量比例条件下,石墨烯生长速率得到减缓,有利于生长高质量的平面石墨烯薄膜。在高温环境、高甲烷流量比例和高Plasma功率等条件下,生长速率加速适合制备直立石墨烯。(2)PECVD法在光纤端面直接生长石墨烯及其表征采用PECVD法在单模石英光纤端面直接生长石墨烯,并对端面上石墨烯的形貌、线性光学、可饱和吸收特性、插入损耗和机械损伤等性能进行表征。研究结果表明,均匀连续的石墨烯铺满光纤端面。器件的调制深度和插入损耗与石墨烯层数正相关可以通过控制生长时间进行调节。同时,该器件具有良好的物理机械稳定性,证明了该方法在制备和实际应用中的可行性以及可控性。(3)锁模激光脉冲的产生实验分析研究了直接生长在光纤端面的石墨烯在掺铒光纤激光器中的超快脉冲输出特性,获得了中心波长1559 nm,脉宽991 fs的脉冲输出,并对锁模激光器稳定性等关键问题进行了分析。实验证明该方法制备的锁模器件具有较高的损伤阈值,当泵浦功率调到最大功率700mW时,激光器仍可以稳定工作在锁模状态,最大平均输出功率可达17.6 mW。同时分析比对低温下不同甲烷氢气流量比例制备的石墨烯对锁模性能的影响。研究发现,高氢气流量比生长的石墨烯锁模光谱3 dB带宽明显优于纯甲烷生长的相似层数的石墨烯。(本文来源于《南京邮电大学》期刊2018-11-14）
梁佩茹,宁秋奕,陈伟成[7]（2018）在《调Q锁模类噪声方波脉冲掺铒光纤激光器》一文中研究指出对基于非线性偏振旋转技术的L波段掺铒被动锁模光纤激光器中产生调Q锁模类噪声方波脉冲进行了实验研究。该类型脉冲中调Q包络内部包含的脉冲是基频方波,通过自相关迹证实该方波为类噪声脉冲。为了容易实现类噪声方波脉冲输出,将一段250 m普通单模光纤引进激光腔内。适当调节腔内的偏振控制器和泵浦功率,获得了基频为778.21 kHz的连续波锁模类噪声方波脉冲和由3.81 kHz可调谐到9.01 kHz的重复频率,单个调Q包络最高能量为1.06μJ的调Q锁模类噪声方波脉冲。研究结果有利于进一步理解被动锁模光纤激光器中类噪声脉冲和调Q锁模的机理和特性。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2018年08期）
杨润华[8]（2018）在《基于模间拍频锁模新机制的脉冲光纤激光器研究》一文中研究指出脉冲光纤激光器因具备结构紧凑、光束质量好、脉冲峰值功率高、运转稳定可靠、维护成本低等优点广泛应用于光传感、工业精密加工、光通信、生物医学、高分辨光成像等领域。锁模技术是获得脉冲光纤激光器的主要方法之一,当前主/被动锁模技术都需要额外添加锁模元器件,这些元器件普遍存在工作范围小、价格昂贵、增加系统复杂度等不足。因此,激光研究工作者一直探寻不使用任何锁模元器件的自锁模技术,我们课题组提出了一种全新的自锁模技术——模间拍频锁模技术,该技术的核心要点是将谐振腔重复频率的整数倍与多纵模泵浦源的纵模拍频频率相匹配,在满足腔频匹配的条件下,实现激光器锁模运转,锁模脉冲重频与泵浦源纵模拍频频率相同。在总结之前研究成果的基础上,我们对模间拍频锁模技术进行了更深层的探索,本论文主要研究工作如下:(1)介绍和分析了当前脉冲光纤激光器市场的需求和发展状况,简要概括了锁模脉冲光纤激光器的发展历程;详细阐述了锁模及受激拉曼散射的原理,介绍了实现锁模的方法,同时对常用拉曼增益介质的拉曼增益谱进行了简要介绍。(2)首次提出并实现了模间拍频锁模掺稀土光纤激光器。采用1.56 μm光纤激光器泵浦掺铥光纤,调整谐振腔往返频率使之精确匹配泵浦源纵模拍频频率(34.5 MHz),在1.98 μm处成功实现了掺铥光纤激光器的第12th阶谐波锁模。锁模脉冲宽度15.2 ns,重复频率34.496 MHz,输出激光脉冲频谱信噪比>61dB。在泵浦源功率为350 mW时对输出的1.98 μm锁模脉冲激光从光谱特性、脉冲特性、频谱特性等方面做了详细分析。(3)我们采用腔内泵浦方案,探索泵浦源纵模频率与拉曼谐振腔重频自匹配实现模间拍频锁模,实现了中心波长在1212 nm的一阶拉曼锁模脉冲激光,获得了锁模脉冲重频57.863 MHz、基频频谱信噪比50 dB、脉冲宽度1.58 ns的锁模脉宽,是利用模间拍频锁模技术实现的最短脉冲。锁模脉冲在拉曼谐振腔基频的第548th阶谐波锁模,与1044 nm泵浦光中的第551阶谐波纵模频率相匹配,本实验中泵浦源纵模频率和拉曼谐振腔腔频实现了自匹配。该研究获得的1212 nm脉冲激光有望在泵浦掺钬光纤激光器中获得重要应用。(本文来源于《厦门大学》期刊2018-06-30）
孟祥昊[9]（2018）在《全固态锁模激光及其同步泵浦的飞秒脉冲产生与应用研究》一文中研究指出高功率、高重频、宽带可调谐的超短脉冲激光在时间分辨光谱学、生物显微成像、THz产生、激光通信等领域有着广泛的应用。以掺Yb~(3+)块状材料的全固态飞秒激光器作为泵浦源,结合非线性频率变换技术,可以突破增益介质荧光发射谱的限制,将输出波长进行拓展。光学参量振荡器(OPO)可以实现输出波长的宽带可调谐,将波长覆盖到紫外、可见光以及中红外波段。因此,使用全固态飞秒激光器泵浦的光学参量振荡器结合腔内或者腔外倍频、混频是获得高功率宽带可调谐的飞秒光源的一种重要技术途径。本文重点开展了基于全固态振荡器泵浦的高功率飞秒光学参量振荡器以及激光二极管泵浦的高功率全固态飞秒振荡器的实验研究,同时对宽带可调谐的飞秒光学参量振荡器在生物显微成像方面的应用进行了实验研究。论文的具体内容包括:1.基于叁波混频的耦合波方程组,对飞秒光学参量振荡器中的动力学过程进行了模拟,从理论上分析了群速度失配、群速度色散、晶体长度等因素对参量转换效率和输出激光脉冲宽度的影响。基于商用的Yb:KGW全固态振荡器作为泵浦源,结合KTA与KTP晶体,最终实现了高功率宽带可调谐的近红外-中红外飞秒激光输出。其中信号光波长调谐范围在1.41-1.71μm,对应的闲频光在2.61-3.84μm,信号光最高平均功率为2.32 W,闲频光为1.31 W,整体转换效率为51.8%。采用啁啾镜进行腔内色散补偿,获得的信号光最短脉冲宽度为129 fs,接近傅里叶极限变换脉宽。2.以商用Yb:KGW全固态振荡器作为泵浦源,利用LBO作为倍频晶体,首先研究了倍频激光输出特性。其次,利用倍频后的515 nm飞秒绿光作为泵浦源,结合BIBO晶体,分别在重复频率75.5 MHz、151 MHz和755 MHz条件下,研究了其激光输出特性。在重复频率75.5 MHz的条件下,实现了高功率可调谐的可见光-近红外波段的飞秒激光输出,其中信号光光谱调谐范围在693-1000 nm,对应的闲频光在1061-2005 nm。利用这一可调谐光源,结合BBO晶体,进行了腔外倍频实验,最终得到了350-488 nm的可调谐紫外飞秒激光输出。3.研究了飞秒BIBO-OPO信号光双波长输出特性,对信号光双波长的产生进行了理论分析,通过实验发现双波长的产生并不完全取决于腔内的净零色散,当泵浦光的峰值功率较高时,合理的平衡信号光和泵浦光之间的相位匹配与群速度失配条件尤为重要,最终在重复频率151 MHz的条件下,获得了700-1000 nm的可调谐信号光双波长输出。4.开展了飞秒激光同步泵浦Ti:sapphire激光器的锁模实验研究,从理论上解释了飞秒激光同步泵浦Ti:sapphire的锁模机制,在锁模过程中,除了要考虑自相位调制作用外,飞秒泵浦光与Ti:sapphire激光之间的互相位调制作用更为重要,Ti:sapphire激光实现锁模主要是利用泵浦光和锁模激光相互迭加引起的非线性耦合效应。通过实验最终实现了高重频自启动的Ti:sapphire锁模飞秒激光输出,激光重复频率在151 MHz,为泵浦源的2倍。在使用啁啾镜和尖劈对进行腔内色散补偿的条件下,最终得到的锁模激光脉冲宽度为12.7 fs,平均输出功率256 mW。5.开展了Yb:KGW和Yb:CGA晶体高功率被动锁模实验研究,通过理论计算模拟了谐振腔的结构以及腔内各元器件引入的色散,采用半导体激光器作为泵浦源,基于Yb:KGW晶体,在28.4 W的泵浦光功率下,实现了平均功率7.6 W,单脉冲能量97 nJ,峰值功率0.606 MW的高功率锁模飞秒激光输出。而采用Yb:CGA作为增益介质,最终获得了平均功率10.3 W,单脉冲能量127 nJ的高功率锁模皮秒激光输出。6.开展了宽带可调谐飞秒OPO生物显微成像实验研究,首先对自主研制的飞秒OPO光源进行了工程化设计,接下来利用可调谐的飞秒OPO作为驱动源,与中国科学院医工所合作,成功进行了双光子显微成像实验研究,获得了比较好的实验结果。这种自主研发的宽带可调谐的飞秒OPO光源为双光子显微成像技术提供了强有力的驱动源,为后续的产业化发展奠定了基础。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2018-06-01）
林启蒙[10]（2018）在《1.5μm掺铒超短脉冲锁模光纤激光器的研究》一文中研究指出超快脉冲激光技术有许多应用,包括医学成像、空间测距、眼科学、太赫兹光谱、激光武器、材料微加工、精密计量等等,同时超短脉冲激光技术也是一个科研利器,对于人类认识自然界中的瞬态现象和过程等方面都发挥着巨大的作用。本文利用非线性偏振演化(Nonlinear Polarization Evolution,NPE)锁模机制对掺铒和铒镱共掺锁模光纤激光器进行了系统的研究,主要完成的工作如下所示:1、从基本理论出发,介绍了光纤中光波传导的基本方程,进而推导出非线性薛定谔方程;其次介绍了光纤的色散效应和非线性效应,讨论了对脉冲传导的影响。然后,介绍了锁模光纤激光器的锁模原理及其基本结构,讨论分析了锁模光纤激光器基本结构的特点,并仔细阐述了NPE锁模的基本结构和锁模原理。最后,对比分析了各类不同锁模机制的光纤激光器。2、基于非线性偏振演化锁模技术,开展了1.5μm掺铒单模锁模光纤激光实验研究。首先通过改变腔内偏振态,实现了重频为51.02 MHz,光谱半高全宽为39 nm,脉宽为2.57 ps,峰值功率为241.2 W的1558 nm传统孤子锁模输出;其次通过调整泵浦功率和腔内波片角度,实验上获得了稳定的束缚态锁模激光输出,并对其输出特性进行分析;在此基础上,利用不同色散补偿光纤对腔内光纤进行色散管理,在实验上获得了稳定的色散管理型孤子输出。3、基于非线性偏振演化锁模技术,开展了高功率Er/Yb共掺双包层锁模光纤激光器的实验研究。搭建了双包层光纤激光器,通过调整腔内色散和偏振态,获得了中心波长为1560 nm,基重频为11.34 MHz,光谱半高全宽为15 nm,脉宽为125.7 fs的类噪声锁模输出,在8 W泵浦功率下,高阶谐波类噪声脉冲重频为115 GHz,激光器最高输出功率为628 m W。(本文来源于《西北大学》期刊2018-06-01）
锁模脉冲论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
相比于其他类型激光器,光纤激光器因其结构紧凑、价格低廉、无需冷却等优点成为了未来激光器的主要发展方向,甚至有可能取代固体激光器等传统激光器成为世界主流激光器类型。目前,随着全正色散光纤激光器等新型光纤激光器的研制成功,光纤激光器在最终输出脉冲能量方面已经和固体激光器相当。然而,受限于输出脉冲宽度的研究瓶颈,使得如何压缩光纤激光器输出脉冲宽度成为了当前研究热点。被动锁模技术是产生超短脉冲的主要技术手段之一,通过被动锁模技术可以有效地实现飞秒量级脉冲输出。本文主要围绕被动锁模光纤激光器中产生超短脉冲展开研究工作,通过理论建模与实验相结合的方法对被动锁模光纤激光器中产生的孤子类型进行分析,重点研究了可饱和吸收体参数对被动锁模光纤激光器输出脉冲特性的影响,设计并实现了高性能可调谐波长自相似光纤激光器,高脉冲能量Mamyshev光纤激光器,并通过自行优化设计的Mamyshev光纤激光器得到了目前为止光纤激光器中脉冲宽度最短、光谱最宽的脉冲输出。本论文的理论与实验研究对光纤激光器在产生高能量以及超短脉冲方面具有重要的科学研究意义与实际应用价值。本文的主要研究内容如下:1.通过数学建模对全正色散光纤激光器输出孤子分子的动态特性进行研究。由于腔内过高的非线性效应导致脉冲在最终输出时由单个孤子分裂成孤子分子形式,随着泵浦功率的持续提高,孤子分子并没有直接分裂成叁孤子,而是通过一系列的自适应过程阻止其自身分裂,实验证明孤子分子可以承受较高非线性效应,并在自适应调整后,孤子分子中的两个孤子保持着同样的孤子特性继续传播。2.对基于黑磷为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器进行建模与仿真分析,通过与石墨烯、过渡金属硫化物、拓扑绝缘体等其他二维材料为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器进行对比分析,发现以黑磷为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器在脉冲输出特性上(形成脉冲所需时间、脉冲宽度、脉冲峰值功率等方面)要好于其他类型二维材料为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,证明了黑磷是目前为止二维材料中较为理想的可饱和吸收体材料。然后对可饱和吸收体模型进行深入研究,通过数值模拟发现调制深度、非饱和吸收系数以及饱和能量都会影响最终输出脉冲特性,并得出结论:较高调制深度和较低非饱和吸收系数可以获得高能量超短脉冲。通过上述研究可为制造高性能可饱和吸收体提供理论支持和技术指导。3.对自相似光纤激光器进行具体数值模型构建与实验研究,通过求解自相似光纤激光器模型对腔内动态变换过程进行更加深入的分析,并在实验室构建了基于掺镱光纤的自相似光纤激光器,得到了5.8 n J,83 fs的脉冲输出。实验过程中发现通过旋转光谱滤波器角度可以很好实现调谐脉冲中心波长的功能,因此对自相似光纤激光器是否存在可调谐性进行深入研究,在实验中成功实现了70 nm(1030-1100 nm)的可调谐波长范围,输出脉冲宽度约为116 fs,脉冲能量为4 n J的脉冲,通过适当调整非线性偏振旋转器件,得到另一组脉冲宽度小于100 fs的70 nm可调谐波长范围脉冲,据作者所知,这是第一次在掺镱光纤激光器中得到脉冲宽度小于100 fs的可调谐光纤激光器,证明了自相似光纤激光器是具有可调谐能力的高性能光纤脉冲激光器。4.对新型超短脉冲光纤激光器——Mamyshev光纤激光器进行了重点研究,Mamyshev光纤激光器是目前为止输出脉冲能量最高的光纤激光器,通过构建Mamyshev光纤激光器得到了60 fs,30 n J的脉冲输出。之后在Mamyshev光纤激光器原有基础上引入去啁啾平台和具有高非线性效应光子晶体光纤,通过增益光纤内自相似演化特性和极高调制深度维持腔内稳定,最终得到脉冲宽度为17 fs,光谱宽度为394 nm的脉冲输出,并通过仿真验证了实验的准确性。据作者所知,这是目前为止所有光纤激光器中输出脉冲最短、光谱最宽的光纤激光器,为人们研究极限超短脉冲提供新的研究思路与技术手段。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
锁模脉冲论文参考文献
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