基于非线性多模干涉的被动锁模光纤激光器的研究
被动锁模光纤激光器具有体积简洁紧凑、抗干扰性强、光束质量优良等优点，在高性能光纤传感、高精度光谱测量分析、高精度精密加工、激光医疗、高容量光纤通信、激光医疗器械等方面有着广泛的应用。可饱和吸收体（SA）是其核心器件，能将连续光转换成脉冲。迄今为止，不同类型的SA被相继报道。本文主要研究了基于二维材料SA和优化后的非线性偏振旋转（NPR）效应被动锁模光纤激光器，实现了不同的脉冲输出。提出了一种基于非线性多模干涉（NL-MMI）结构对称的多模光纤混合结构SA，获得了传统飞秒孤子和多种多孤子输出，拓展了光纤激光器的被动锁模方式。 本文主要研究两种二维材料在倏逝场与激光相互作用下光纤激光器的性能并分析其优缺点，分别采用二硫化钼（MoS2）、硒铋氧化物（Bi2O2Se）等制备SA锁模器件，并测试其在接入光纤激光器后的脉冲输出表现。由于材料转移到拉锥光纤倏逝场的工艺原因，制备的二维材料SA锁模性能表现不佳，对光纤激光器只能起着增加损耗的效果，脉冲输出现象较少——分别基于二硫化钼、硒铋氧化物实现了暗脉冲和16次谐波亮暗脉冲对的输出。实验探究引入可调衰减器（VOA）的NPR被动锁模光纤激光器获得多种孤子现象并研究了不同泵浦功率下该激光器的输出光谱的稳定性及超宽光谱输出。 本文提出一种基于NL-MMI的多模光纤混合结构SA，具有结构简单、成本较低等优点并解除了接入时方向性选择问题。通过不断优化多模光纤之间的长度和参数从而实现该SA锁模器件的最佳性能，并实验研究基于该多模光纤结构SA被动锁模光纤激光器的输出表现。在不同的锁模状态下，观测到不同的锁模脉冲输出——传统飞秒孤子、非传统孤子雨、高次谐波（HML）、不同脉冲间隔分布的孤子簇、不同阶数以及脉冲间距不一致束缚态孤子、相干性较差的类噪声脉冲（NLP）等多种孤子输出现象并对其进行理论机理分析与讨论。利用优化腔内参数的手段，在实验上获得了三次谐波双波长暗亮脉冲对输出并且验证了亮暗脉冲在偏振状态上是彼此正交的特点。 本文的研究工作将为获得锁模光纤激光器提供了一定的参考方案，对基于非线性多模干涉的多模光纤混合结构锁模技术领域的应用有指导意义。
光纤激光器;被动锁模;可饱和吸收体;非线性多模干涉
哈尔滨工业大学
硕士
物理电子学
姚勇
2019
中文
TN248.8
2020-11-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）