基于叠加光纤光栅的波长可选光纤激光器

基于叠加光纤光栅的波长可选光纤激光器

一、Superimposed Fiber Gratings Based Wavelength Selectable Fiber Laser(论文文献综述)

陈恺[1](2021)在《基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究》文中研究表明随着航空航天技术的发展及现代光学系统性能的不断突破,对光学材料双折射的实时在线测量成为新的研究热点。光纤中具有丰富的双折射变化,其双折射测量对提高光纤系统的整体性能至关重要。激光频率分裂双折射测量技术可对多种双折射以及其他外部参数进行测量。传统的激光频率分裂双折射测量技术多基于氦氖激光器,对待测对象透射率有极高要求,限制了可测的样品范围;且难于与光纤等波导系统进行耦合。本论文针对基于光纤激光频率分裂的双折射测量开展工作:对多纵模光纤激光频率分裂机理进行了理论分析及仿真研究;对激光器中不同双折射类型进行了测量;设计构建了不同的系统,对其应用进行了进一步拓展。主要研究内容如下:1、研究了多纵模光纤激光器的频率分裂机理。通过对多纵模激光器纵模正交方向分裂的模式特征进行研究,得到了多纵模频率分裂的频差与相位差关系。结合双折射琼斯矩阵与激光自洽方程,推导了光纤腔双折射叠加模型,消除了无法对轴而产生的非线性误差。研究了多纵模激光器拍频展宽机理。通过模牵引理论,分析了腔内增益曲线对纵模频偏的影响,从而得到了频率分裂产生的拍频在均匀增宽的光纤激光腔中的展宽量,对多纵模激光器中的频率分裂现象用于多种测量产生的系统误差进行了估计。研究了高掺铒浓度的有源光纤中离子对淬灭现象,分析了由离子对淬灭引起的增益不稳定现象。通过仿真分别对不同淬灭浓度与不同淬灭位置的离子对淬灭现象对拍频产生的影响进行仿真,进而解释了丰富的拍频信号频域演化现象。2、实验研究了光纤激光频率分裂法测量插入器件双折射。设计并构建了一种基于1556 nm光纤激光器频率分裂效应的插入双折射及应力测量系统。研究了半外腔频率分裂光纤激光器的输出特征,分别在空腔和腔内加载应力的情况下对谐振腔内偏振模式拍频信号进行测量。实验结果表明在普通单模线型谐振腔中,存在固有应力双折射。该系统在测量时的灵敏度为22060 Pa/nm,线性度为99.44%。利用相同腔型结构的系统,对波片的厚度与其折射率进行了测量。通过拟合获得了待测波片样品的厚度与折射率,得到本征折射率测量误差为10-5。3、对抛磨光纤腔外调制等效双折射测量进行了研究。通过应力平衡模型分析了非对称光纤本征双折射的产生机理。从理论上分析了外界折射率对腔内双折射的非线性调制规律,并结合有限元分析对外调制等效双折射进行了仿真。设计并搭建了抛磨光纤腔外调制等效双折射与外部折射率测量系统。利用抛磨光纤外调制双折射的叠加模型对外调制等效双折射进行了测量。通过实验研究,对该系统的双折射-外部折射率关系进行了标定,对外部折射率测量精度达到8.43×10-5。实验测得了葡萄糖质量分数-折射率曲线及热光系数变化趋势。4、对全光纤扭转腔圆双折射测量进行了研究。对光纤激光器中的圆双折射的产生机理进行了分析。通过光纤微扰理论结合光纤波导耦合模理论,推导了针对弱导光纤在扭转时的模式耦合系数。基于直观求解法结合激光器自洽原理推导了激光器扭转状态下的琼斯矩阵,得到腔内固有线性双折射与圆双折射分离模型。设计并搭建了一套1551 nm波段的全光纤扭转腔圆双折射测量系统。对激光器输出特征进行了研究,并得到了随着扭转角度变化腔内圆双折射的变化曲线。提出了一种扭转-拉伸双参量同步测量方法。研究结果表明扭转与拉伸可通过该系统的拍频与光谱测量解耦。

张一民[2](2021)在《单一高阶矢量模式光纤激光器及其应用》文中指出光纤激光器作为一种具有极高光束质量和功率可扩展性的固态激光器,在当今的激光器研究领域中受到了广泛的关注和认可。早期的光纤激光器主要集中于单模光纤激光器,而进入21世纪后,可输出高阶模式光束的光纤激光器逐渐受到研究人员的关注。高阶模式主要分为标量模式、柱矢量模式和涡旋模式,其区别于基模的场强和偏振分布使得其在高功率光纤激光器、模分复用、粒子捕获与操控、高分辨光学显微成像和激光器加工等领域有着独特的优势。但目前高阶矢量模式光纤激光器存在着输出模式不稳定、易受环境干扰和输出功率低等缺点,严重限制了其在实际应用中的表现。为了推动高阶矢量模式光纤激光器的应用,本文提出了多种模式耦合、模式分离、模式选择和高阶模式功率放大技术,搭建了多种单一高阶矢量模式光纤激光器,作为高阶矢量光束应用中的稳定光源。本文的主要研究成果如下:1.基于金属欧姆损耗及表面等离子体共振特性,设计并制作了金属包层光纤,该金属包层光纤对于TE01模式具有极低的损耗,而对于其它模式具有较高的损耗,因此可以实现TE01模式的选择性透过。本文基于金属包层光纤搭建了 LP11模式谐振的全光纤结构激光器,并通过调节偏振控制器,得到了单一 TE01、TM01和HE21模式输出,LP11模式纯度达到了 97.6%;2.设计并拉制了环形无源光纤及环形掺镱光纤,解决了 TE01、TM01和HE21模式在普通少模光纤中传输时面临的模式串扰问题,实现了高阶矢量模式的稳定传输。结合金属滤模技术实现了单一 TE01模式谐振并输出的光纤激光器,模式纯度达到了 96.5%;3.基于环形光纤刻写了长周期光纤光栅,实现了 HE11模式向HE21模式的高效耦合,并采用环形光纤布拉格光栅作为模式选择器件,实现了单一HE21模式输出的光纤激光器,并通过调节HEoddeven与HE21odd模式间的相位差,得到了拓扑荷数为±1的轨道角动量光束,模式纯度达到了94.4%;4.设计并制作了矢量模式耦合的长周期光纤光栅,实现了保偏光纤中线偏光向环形光纤中的径向偏振光与角向偏振光的高效和高纯度耦合,搭建了可同时输出单一 TE01和TM01模式的全保偏结构的光纤激光器,输出模式稳定,对外界干扰不敏感,模式纯度分别为92.4%和97.3%;5.采用大模场双包层保偏光纤对LP11ax模式实现了 MOPA放大,并通过保偏光纤本征模式合成得到了单一的径向偏振光(TM01模式),激光器最高输出功率可达20W,模式纯度达到了91.5%;本文创新点:1.利用金属层损耗的偏振依赖性实现了TE01模式的选择,并基于此实现了LP11模式谐振的光纤激光器;2.设计并拉制了环形无源光纤及环形掺镱光纤,解决了LP11模式的模式串扰问题,实现了单一TE01模式谐振的光纤激光器,无须调节偏振态即可输出稳定的高纯度TE01模式光束;3.基于环形光纤刻写了长周期光纤光栅,实现了 HE11模式向HE21模式的定向耦合,并结合环形光纤布拉格光栅实现了单一 HE21模式输出的光纤激光器,并利用HE21模式中2个简并模式叠加得到了拓扑荷数为±1的轨道角动量光束;4.基于保偏光纤和环形光纤制作了矢量模式耦合的长周期光纤光栅,实现了HE11模式向TE01模式和TM01模式的高效、高纯度耦合,并基于此实现了可同时输出稳定的单一 TE01和TM01模式的全保偏光纤激光器;5.在大模场双包层保偏光纤中产生了高纯度的单一LP11ax模式,并成功对其进行了功率放大,同时采用分束和偏振合束技术合成了高功率、高纯度的径向偏振光,输出功率达到了20W。

王敬好[3](2021)在《多波长涡旋光纤激光器》文中进行了进一步梳理涡旋光束,指的是一类具有特殊涡旋结构的光场,主要包括矢量涡旋光束以及相位涡旋光束。矢量涡旋光束又被称为柱矢量(cylindrical vector,CV)光束,有着环形的强度分布以及轴对称的偏振分布。它们在强聚焦条件下具有许多特殊的性质,已经在超分辨成像、激光加工、光镊、表面等离子激发等领域获得了广泛研究。相位涡旋光束又被称为轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)光束,具有与拓扑荷数l有关的螺旋相位分布且携带OAM,在光学操纵、光通信、传感等领域已经显示出了独特的应用优势。近些年,利用光纤激光器产生CV光束或者OAM光束成为涡旋光束重要的研究方向之一。早期的一些研究通常使用错位耦合光纤结构结合少模布拉格光纤光栅的方案来产生CV光束,由于少模布拉格光纤光栅的窄谱反射特性,这些激光器通常只能实现单个波长的CV光束的输出。最近,有一些研究利用少模长周期光纤光栅以及模式选择耦合器实现了涡旋光束的输出。这些器件展现出了良好的宽谱响应特性,从而使得人们可以利用这些器件实现涡旋光束的宽谱输出。在一些应用中,如光通信以及传感系统,通常希望所使用的光源具有多波长特性。具有多波长特性的涡旋光束在实际应用中将更具有吸引力。目前,利用光纤激光器产生多波长涡旋光束的研究较少,且这些研究所实现的输出波长数量以及调谐范围也都比较有限,因此有必要对多波长涡旋光纤激光器进行进一步研究。本文主要的研究工作如下:1.设计并研究了两种涡旋模式转换器,即角向偏振模式选择器以及高阶OAM模式转换器。角向偏振模式选择器由金属包层光纤构成。由于金属包层对不同偏振的损耗性质,只有角向偏振模式可以低损地穿过这种器件。研究结果表明这种器件在900-1300 nm波长范围内都有着良好的响应。高阶OAM模式转换器由模式选择耦合器以及多模椭圆包层光纤构成。首先利用模式选择耦合器获得高阶LPl1模式,然后将椭圆包层光纤以一定角度级联在模式选择耦合器的多模输出端口,借助椭圆包层光纤的应力双折射在LPl1θ模式以及LPl1-θ模式之间引入合适的相位差,最终可以获得拓扑荷数为±1、±2以及±3的OAM光束的输出。2.利用外部窄线宽布里渊泵浦激发腔内的级联受激布里渊散射,并结合少模长周期光纤光栅宽谱的模式转换,研究中实现了多波长OAM光束的输出。通过优化主泵浦功率、布里渊泵浦功率以及布里渊泵浦波长等参数,实验中获得了多达10个波长的OAM±1光束的输出。通过调节腔内的可调带通滤波器,多波长OAM光束的中心波长可以在1535 nm-1570 nm之间调谐。所产生的多波长OAM光束的纯度高于96%。3.利用光纤马赫-曾德尔干涉仪提供梳状滤波,利用6 km长单模光纤中的非线性效应抑制模式竞争,并结合少模长周期光纤光栅的模式转换,提出了一种能产生多波长CV光束的方法。通过调节马赫-曾德尔梳状滤波器,得到了波长间隔约为0.09 nm、0.11 nm、0.17nm、0.24nm和0.3 nm的多波长激光输出。在足够的泵浦功率下,当波长间隔被调谐至0.09 nm时,激光器实现了多于10个波长的激光运转。通过调节平顶可调带通滤波器,多波长CV光束的中心波长可以在1534.37 nm-1570.06 nm之间连续调谐。4.利用光纤谐振环提供背向散射,利用模式选择耦合器进行腔外的模式转换,构建了一个能够实现CV光束输出的光纤随机激光器。激光器的输出谱呈现出了随机多波长特性以及一定的低时间相干特性。为了验证所设计的激光器在抑制激光散斑方面的有效性,我们测量了单波长的线偏振基模光束、单波长的径向偏振光束以及随机多波长的径向偏振光束经过散射片后的散斑对比度。结果表明,与单波长线偏振基模光束相比,使用单波长径向偏振光时,散斑对比度降低了 21%,而使用随机多波长的径向偏振光时,散斑对比度可以进一步降低16%。本文的主要创新点有:1.提出了一种具有大调谐范围以及输出波长数量的多波长OAM光纤激光器。研究中实现了波长数量高达10个的OAM±1光束的产生,且调谐范围达到了 35nm。据我们所知,所提出的激光器是迄今为止具有最大调谐范围以及最多输出波长的OAM光纤激光器。2.提出了一种中心波长以及波长间隔均可调谐的多波长CV光纤激光器。研究中获得了大于10个波长的CV光束的产生,且多波长CV光束的中心波长可以在1534.37 nm-1570.06 nm之间连续调谐。不仅如此,研究中还实现了波长间隔约为0.09nm、0.11 nm、0.17nm、0.24nm和0.3 nm的多波长CV光束的输出。3.提出了一种产生CV光束的光纤随机激光器。由于激光器的其中一个反馈由光纤谐振环中的背向散射提供,输出的CV光束展现出了随机多波长特性以及一定的低时间相干特性。通过散斑对比度实验,初步验证了这种随机多波长的CV光束在激光散斑抑制方面的有效性。

董天浩[4](2021)在《激光显示新型光源的研究》文中研究表明激光显示作为继黑白显示、彩色显示和数字显示的第四代显示技术,它以红、绿和蓝激光作为显示光源,在色彩表现力、寿命、亮度、超高清显示、超大屏幕显示和节能环保等方面具有极大的优势,其应用范围广泛,市场规模巨大。目前国内的激光显示研究水平与国外不相上下,而且已经走在了激光显示产业化的前端,初具市场规模,其有望实现显示领域的“弯道超车”,成为我国显示领域的核心竞争力之一。但是在其发展过程中还是存在一些问题,目前主要有两个“卡脖子”的隐患,不能实现自主可控:1、激光显示芯片,目前主要受美国德州仪器公司和日本索尼等公司垄断。2、半导体激光器显示光源,目前主要依赖于日本三菱、日亚等公司。于是针对第二种的安全隐患,结合实验室研究条件,将激光显示新型光源作为本论文的主要研究内容,探索利用光纤激光器作为激光显示光源的可行性。希望早日实现激光显示光源“自给自足”的理想。本文的主要研究工作与成果:1.针对激光显示光源色光合成和散斑抑制的需要,重点研究了类噪声方波脉冲光纤激光器。在结构紧凑的线性腔中,利用偏振分束器(PBS),实现非线性偏振旋转(NPR)锁模。获得了脉冲宽度可调的类噪声方波脉冲,其脉冲宽度可以在2.92 ns到12.06 ns范围内调谐,而保持振幅不变。其平均功率最大达到75.4 mW(最大泵浦功率:338.5 mW),最大脉冲能量20.87 nJ,斜率效率23.69%。此外,进一步探索了不同色散条件下的类噪声方波脉冲的特性。在激光腔内引入啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)进行色散管理,分别在正常色散区和反常色散区中获得了两种不同形状的类噪声方波脉冲。脉冲宽度大约都可以从1 ns扩大到5.5 ns左右。类噪声方波脉冲在正常色散区,脉冲顶部较为平坦,最大脉冲能量略高,达到40.17 nJ。而在反常色散状态下,该激光器的斜率效率更高,约为20.5%。同时因为PBS也作为激光输出端,因此该激光器为线偏振输出,其偏振度(DOP)达到98%以上。而且在实验过程中,通过调节偏振控制器(PC),还得到了振幅可调的类噪声方波脉冲。2.为了进一步发挥激光显示大色域的优势,需要建立多基色激光显示新体制,这就需要开发不同波长的激光显示光源。在光纤激光器中,通过拉曼散射效应,可以扩大激光显示光源波长的选择范围。我们以锁模脉冲光纤激光器为研究基础,搭建了一个低阈值的级联拉曼光纤激光器,其中心波长位于1.0 μm波段,在260.5 mW的低阈值泵浦条件下,获得了三阶斯托克斯波。该级联拉曼锁模光纤激光器的波长范围达到220 nm,输出脉冲为类噪声拉曼脉冲,最大输出平均功率为119.3 mW(最大泵浦功率:316 mW),脉冲能量为63.97 nJ,斜率效率高达41.7%。为了获得不同的波长的激光,我们对比了两种滤波方式的滤波效果,其中心波长分别为1030 nm和1080 nm。3.为了抑制激光显示中的散斑,可以通过破坏光源的相干性来实现,可以通过采用多波长激光光源的方案来破坏其相关性。利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模元件,引入保偏光纤布拉格光栅(PM-FBG)作为波长切换元件。在1061 nm和1064 nm处实现了四种可切换单波长和两种可切换双波长锁模脉冲输出。并且通过温度控制,实现了单波长和双波长可调谐的效果。4.为了将上述获得的光纤激光器应用到激光显示光源,需要通过放大,再通过非线性频率转换得到可见光光源。于是我们基于主控振荡器的功率放大器(MOPA)结构,实验搭建了 1.0 μm波段的光纤放大器,并对其进行倍频,获得了所需绿光光源。本文的创新点:1.首次在线性腔中利用PBS实现了 NPR锁模,并获得了脉冲宽度和高度可调的类噪声方波脉冲,而且通过色散管理在同一激光腔中,在正常色散和反常色散区分别获得类噪声方波脉冲输出。类噪声方波脉冲应用在激光显示中,既便于色光合成又可以降低散斑噪声。2.在低泵浦阈值条件下的锁模光纤激光器中,通过拉曼散射效应,在1.0μm波段,获得了波长范围220nm的多阶级联斯托克斯波激光输出。并通过合适的滤波方法,获得了不同波长的光源,通过非线性频率转换可以满足三基色甚至多基色激光显示的需求,可以最大程度发挥激光显示大色域的优势。3.通过两个PM-FBGs级联,作为波长切换元件。在1061 nm和1064 nm波长处实现了四种可切换单波长和两种可切换双波长锁模脉冲输出。并且通过温度控制,实现了单波长和双波长可调谐的效果。多波长激光光源可以降低激光显示光源的相干性,从而降低激光显示的散斑对比度。

张鲁娜[5](2021)在《基于多通道光纤光栅滤波器的2μm波段光纤激光技术研究》文中提出2μm波段多通道光纤光栅因其出色的滤波特性和优异的兼容性而成为多波长掺铥光纤激光器中滤波器件的绝佳选择。基于多通道光纤光栅滤波器的掺铥光纤激光器具有体积小、光束质量高、抗干扰能力强、与普通光纤兼容性好等诸多优点,其工作波长为人眼安全的2μm波段,该波段中存在高透过率大气窗口和多种气体强吸收峰,因此在光通信、激光医疗、光纤传感及激光加工等领域具有广阔的应用前景。本文结合所参与的国家自然科学基金项目,围绕2μm波段多通道光纤光栅滤波器、多波长可切换及窄线宽掺铥光纤激光器关键技术开展了详实的理论和实验研究,取得的主要创新性成果如下:1.提出一种基于相移啁啾光纤光栅的多通道窄带滤波器,利用传输矩阵法对其传输特性进行了仿真分析,讨论了相移位置、相移量、光栅长度、啁啾系数和折射率调制深度等光栅参数对相移峰的波长、透射率和带宽等传输特性的影响。仿真得到的单相移点、双相移点和三相移点啁啾光纤光栅的相移峰带宽分别为0.0270nm、0.0172nm和0.0112nm。根据仿真结果实验制作了单相移点和双相移点啁啾光纤光栅,其相移峰带宽分别为0.09nm和0.05nm。2.提出一种基于相移取样光纤光栅的多通道窄带滤波器,利用传输矩阵法对其传输特性进行了仿真分析,讨论了相移位置、相移量、光栅长度、占空比、取样数和折射率调制深度等光栅参数对光栅传输特性的影响。仿真得到相移取样光纤光栅0级相移峰带宽为0.0220nm。根据仿真结果对滤波器进行了制作,实验得到相移取样光纤光栅0级相移峰带宽小于0.09nm。3.提出一种基于取样光纤光栅的波长可调线形腔掺铥光纤激光器,通过对一个取样光纤光栅施加水平应力实现输出激光波长的调谐,利用两个多通道光纤光栅所产生的游标效应扩展波长调谐范围。最终实现输出波长14.44nm范围可调,各波长光信噪比均大于45d B,50min内功率和波长抖动分别小于0.460d B和0.03nm,斜率效率为8.62%。4.提出一种基于保偏取样光纤光栅的可切换多波长环形腔掺铥光纤激光器,利用四波混频效应抑制掺铥光纤内的增益竞争,通过调节腔内偏振态进行波长切换,最终分别得到两组不同正交偏振方向上的6波长激光输出和一组10波长激光输出,各波长光信噪比均大于30d B,50min内各输出模式下激光运转稳定。5.提出一种基于保偏取样光纤光栅的可切换窄线宽复合腔掺铥光纤激光器,利用偏振烧孔效应进行波长切换和抑制增益竞争,实现了6个单波长单纵模激光和9组双波长激光输出间的可切换运行。30min内单波长单纵模激光的功率和波长抖动分别小于0.709d B和0.02nm,30min内双波长激光的功率和波长抖动分别小于0.946d B和0.03nm,各波长光信噪比均大于54d B。利用搭建的非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测量系统对单纵模激光的频率噪声及线宽进行了测量,且当测量时间为0.005s时,6个波长的激光线宽分别为1.08k Hz、0.64k Hz、0.60k Hz、0.76k Hz、0.97k Hz和0.60k Hz。6.提出一种基于取样光纤光栅的可切换窄线宽复合腔掺铥光纤激光器,利用非线性偏振旋转效应进行波长切换和抑制增益竞争,实现了3个单波长单纵模激光和3组双波长激光输出间的可切换运行。50min内单波长单纵模激光的功率和波长抖动分别小于±0.404d B和±0.01nm,20min内双波长激光的功率和波长抖动分别小于±0.926d B和±0.03nm,各波长光信噪比均大于49d B。对单纵模激光的频率噪声及线宽进行了测量,当测量时间为0.005s时,3个波长的激光线宽分别为0.26k Hz、1.19k Hz和0.71k Hz。

董志鹏[6](2020)在《基于多模光纤的全光纤超短脉冲及矢量光束的产生》文中认为近十几年来,光纤激光器由于其紧凑的结构、良好的散热性、优越的稳定性和较低的成本等优点,在科研、医学和工业领域具有十分广阔的潜在应用远景,其中高功率超短脉冲光纤激光器和矢量光束激光器更是广大科研人员研究的热门方向。实现高功率超短脉冲输出的方法通常采用啁啾脉冲放大技术(Chirped Pulse Amplification,CPA),该技术不仅可以避免脉冲发生非线性畸变和光损伤,与此同时可输出高功率、超短脉冲、高光束质量,因此运用CPA技术极大地促进了光纤激光器的输出功率的提高。CPA系统主要包括:种子源激光、脉冲展宽器、光放大器、脉冲压缩器,其中,种子源激光通常源自锁模激光器,而锁模技术的实现一般需要用到可饱和吸收体,因此可饱和吸收体的可靠性对激光器运行稳定具有决定性的作用。虽然目前有许多材料可作为可饱和吸收体,例如:石墨烯、二硫化钨、碳纳米管、黑磷、半导体可饱和吸收镜等,然而这些材料通常存在造价高、损伤阈值低、易潮解等缺点,因此严重影响激光器运行稳定性。综上所述,寻找一种稳定、廉价、易制作的可饱和吸收体材料就具有非常重要的意义。基于多模干涉原理的单模光纤-多模渐变光纤-单模光纤(SMS)结构作为可饱和吸收体,具有高稳定性、成本低、结构紧凑的优势。然而在SMS结构中,多模渐变光纤的长度需要严格控制,使其满足干涉条件,其长度精度在数十微米量级,这在实际操作过程中较难实现。因此,若想利用SMS结构作为可饱和吸收体,还需解决多模光纤的长度限制的问题。矢量光束与传统光束的主要区别在于矢量光束的光场存在孤立奇点,且横向光场为中空强度分布。按照其所携带的奇点类型可以分为两类,携带偏振奇点的称为柱矢量光束(Cylindrical Vector Beams,CVBs),携带相位奇点的称为轨道角动量光束(Orbital Angular Momentum,OAM)。由于矢量光束独特的偏振和相位特性,使得其在光镊、表面等离子激发、超高分辨率成像、光通信等领域具有重要运用。通常矢量光束是在普通少模光纤中产生和传输,然而由于普通少摸光纤模式间的有效折射率相差很小,导致模式间的串扰十分严重,矢量光束不能稳定传输。因此如何产生稳定、紧凑、高效率、高纯度的矢量光束是一个十分值得探索的问题。本文首先介绍了超短脉冲激光器的应用、锁模技术产生超短脉冲的原理、SMS结构作为可饱和吸收体的原理以及制作过程、CPA技术的原理,并结合数值模拟结果,解决SMS作为可饱和吸收体时多模光纤的长度限制。其次,介绍了矢量光束光纤激光器的应用、常见产生方式、光纤耦合理论以及少模保偏光纤中的模式分布,并以此为基础,提出了利用保偏光纤解决普通光纤中模式串扰问题,以达到稳定、高效的矢量光束输出的目的。本论文的主要研究工作与成果如下:1.利用多模干涉原理,在单模光纤-多模渐变折射率光纤-单模光纤结构(SMS)中实现了可饱和吸收效应,并提出了一种解决SMS结构中的多模光纤长度限制问题的方法。通过利用两种不同芯径错位拼接,可以有效解决SMS结构中多模光纤的长度限制。通过改变两段多模光纤间的错位偏移量,可以有效调节可饱和吸收体的调制深度。基于这种方案,制作了调制深度为15.28%的可饱和吸收体,并搭建了一台全光纤的锁模激光器。2.基于多模干涉原理与非线性偏振旋转的混合锁模原理搭建了一台光纤激光器,通过混合锁模机制有效地提高了激光器的稳定性同时压缩了脉冲宽度。3.研究了一种基于多模干涉的逆可饱和吸收效应的锁模方型脉冲光纤激光器,通过调节偏振控制器,可以输出方形脉冲和h型脉冲,并利用本研究组提出的简易啁啾测量装置,探究这两种脉冲的啁啾特性。该激光器可以分别输出最大脉冲能量为0.14 μJ和23.8 nJ的方形和h型脉冲。4.基于啁啾脉冲放大技术,使用啁啾光纤光栅和闪耀光栅分别作为脉冲展宽器和脉冲压缩器,实现了全光纤结构的高功率超短脉冲激光系统,可输出平均为4.7 W,脉冲宽度为1.6 ps的超短脉冲。5.设计一种全保偏光纤结构的OAM光束激光器,利用保偏光纤可以有效解决模式串扰问题,同时具有免调试、高稳定性的特点,可输出平均功率为83 mW,纯度为93.6%、±1阶的OAM光束激光。6.设计一种基于模式叠加原理的全保偏光纤TM01模式的柱矢量激光器,该激光器具有免调试、高稳定性、有效减小模式串扰问题等优点,可输出功率为19.20 mW,纯度为91.8%的柱矢量光束。本文创新点:1.提出了利用多模光纤错位偏置解决SMS结构中多模光纤的长度限制,并通过调节偏置位移长度可有效调节可饱和吸收体的调制深度。2.利用多模干涉中的逆可饱和效应实现了多形状的锁模脉冲输出,并分别测量脉冲的啁啾特性。3.设计了一种基于非线性偏振旋转和多模干涉效应原理的混合锁模激光器,有效地提高了激光器的稳定性和输出脉冲的宽度。4.设计了一种基于模式叠加原理的全保偏光纤结构的矢量光束激光器,可以输出高纯度、高稳定性的矢量光束。

李雨佳[7](2020)在《基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究》文中进行了进一步梳理波长可调谐激光器广泛应用于激光雷达、微波光子学、相干光通信、光谱学、精密测量等工业领域。波长可调、光谱相干性高的光源具有良好的系统移植性,且有利于提升通信、测量等系统的信噪比及精度。在激光线宽窄化的同时,实现波长精密、快速、大范围、线性调谐是推动相干光通信、精密测量等领域进步的关键技术之一。窄线宽激光器的调谐主要依赖于腔内的波长选择元件,机械、应力、温控以及电控等方式是目前主流的波长调谐手段。由于受限于调谐器件和装置的控制特性,其调谐速度、精度、范围、线性度等性能在工业应用层面仍面临挑战。鉴于此,本文以光纤为载体,着力研究激光线宽窄化技术的同时,探索与光纤激光系统兼容的波长可调器件,基于调谐器件系统研究可调超窄线宽激光器的关键技术。本文的研究内容如下:(1)深入总结可调谐激光器的研究现状,确立从可调器件到可调窄线宽激光器的研究路线。研究了基于石墨烯光控以及基于偏振转换声控的调谐机制。分析基于布里渊激光的窄带增益、饱和吸收自建光栅的滤波特性以及瑞利散射激光线宽压缩的波长无关性。光栅可控机制及激光线宽压缩原理为可控光栅制备和窄线宽激光的波长调谐提供了理论支撑。(2)研制了两种用于激光调谐的可控光纤光栅。基于石墨烯制备精密光控光纤光栅,实验表明该器件具有波长线性调谐性能,光控响应时间达到10ms、调谐精度达到百MHz量级。基于石墨烯灵敏、快速的热传导性能,提升了传统精密温控的调谐速度。为实现更大范围的快速调谐,提出基于偏振转换的带通声光光纤光栅,该器件具有声光频移抑制特性,实验证明在~35nm波长范围内其调谐线性拟合R2达到0.99421,响应时间达百μs量级。两种可控光纤光栅为激光器的精密、快速、大范围、线性可调提供了器件基础。(3)首次从瞬态光谱的角度揭示了可控光栅的调谐动力学特性。基于耗散孤子—色散傅里叶变换光谱测量系统,表征了声光光栅在快速调谐中的瞬态光谱演化规律,其调谐速度在~4nm调谐范围内可达到13000nm/s。该研究证实了声光光栅在快速、线性调谐过程中具有光谱带宽保持性能,为可调激光系统的搭建及优化提供了指导。(4)提出并搭建了光控精密可调超窄线宽布里渊光纤激光器。通过布里渊窄带增益抑制边模,得到线宽~750Hz的单纵模激光。利用光控光纤光栅,激光器在3.67nm的调谐范围实现了灵敏度为13.2pm/m W,线性拟合R2为0.99897的精密波长调谐,在调谐步长(28pm)接近光谱仪分辨极限下保持良好的线性特性。(5)提出并搭建了基于瑞利散射的光控精密可调超窄线宽光纤激光器。在单纵模运转的基础上,将激光器的线宽进一步压缩至~200Hz。实现精密光控调谐的同时,探讨了瑞利散射在不同激光波长处的线宽压缩特性。(6)提出并搭建了声控大范围、快速可调超窄线宽光纤激光器。通过声光光纤光栅的偏振转换有效抑制声光频移。激光频率、相对强度噪声背底低至10Hz2/Hz、-135d Bc/Hz。激光器实现了遍历增益平坦区的大范围调谐,线性拟合R2达到0.99781,且不同调谐通道下保持~2k Hz的超窄线宽输出。受限于动态调谐过程中的激光弛豫振荡,其调谐响应时间为800μs。基于声光调谐动力学特性,进一步提出了利用半导体增益优化调谐性能的方案,将调谐范围扩展至36nm(主要受限于腔内器件的工作带宽),响应时间缩短至~200μs,并有效抑制了在激光调谐过程中的弛豫振荡巨脉冲。本文从可调光纤器件到可调激光系统,深入地研究其静/动态调谐响应特性。提出光控精密可调超窄线宽激光器,利用瑞利散射对激光线宽实现深度压缩的同时,提升了激光波长的调谐响应速度。光控调谐对激光器的远程、非接触式控制有极为重要的意义。提出声控大范围可调超窄线宽激光器,为同时实现激光线宽窄化、快速、高线性度调谐以及波长的大范围扩展提供一种方法。

李宏勋[8](2020)在《高效率柱矢量光纤激光器》文中认为柱矢量光束(Cylindrical vector beam,CVB)是光场偏振调制的产物,区别于传统线偏振和圆偏振光束的横向均匀偏振分布,其横向截面的偏振分布呈现中心对称分布,由于中心存在偏振奇点,因此柱矢量光束中心强度为零,其强度分布呈现“甜甜圈”型。基于柱矢量光束独特的聚焦特性和柱对称偏振分布,其在光镊、超分辨显微成像、表面等离子体激发和激光加工等领域有着巨大的应用潜力及应用价值,受上述应用的牵引,柱矢量光束的生成方法受到了越来越多的关注,尤其是在全光纤结构中的生成方法。但是鉴于目前CVB光纤激光器多为基模谐振,然后通过模式转化器件实现柱矢量光束输出,由于模式转化器件插入损耗和转化效率的影响,其输出效率和输出功率受限,为了解决上述输出受限的问题,我们提出高阶模式直接谐振方案,并设计拉制了新型结构增益光纤实现了柱矢量光束输出效率的高效提升。本文主要工作和成果如下:1、提出并验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性,我们利用该特性搭建了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的光纤激光器。在该激光器中,通过调谐激光腔内的偏振控制器,很容易地实现了单波长振荡、双波长振荡和三波长振荡,并且可以对输出模式进行调节。另外,在该激光器中还获得了高纯度的柱矢量光束,其模式纯度均大于97%。2、基于光纤布拉格光栅的偏振依赖性,搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器。另外,设计并拉制了环形掺杂YDF,该光纤中Yb离子在纤芯中呈现环形分布,与柱矢量模式的环形强度分布更加匹配,因此将该光纤应用于CVB光纤激光器中,提升了 CVB模式的竞争力和输出效率,激光器输出CVB模式纯度大于93%,中心波长为1054.58nm,30 dB线宽为0.13nm,其斜率效率高达53.3%。3、设计并拉制了环形纤芯YDF,并采用该光纤搭建了一个全光纤CVB激光器,首次在全光纤激光器中实现了环形掺杂和环形光束泵浦,其中环形掺杂抑制了基模谐振,提升了 CVB模式的竞争力;环形光束泵浦提升了泵浦光与信号光的交叠比例,使泵浦光得到高效的吸收。由于环形纤芯YDF的作用,激光器实现了高阶模式直接运转,而且该激光器输出效率得到了有效提升,获得了纯度为93.2%的径向偏振光束。激光器输出连续激光的中心波长为1055.46nm,30dB线宽为0.14nm,在合适增益光纤长度下,斜率效率高达64.5%。4、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式转化器件的高插入损耗。该激光器通过一对光纤布拉格光栅使激光腔内实现高阶模式谐振,同时使用二硫化钨作为可饱和吸收体。输出激光中心波长为1055.98 nm,30dB线宽小于0.19 nm,其斜率效率高达39%,而且脉冲重复频率在44.18kHz到58.16kHz之间调谐。当泵浦功率为92.3mW时,输出脉冲对应的重复频率为44.18kHz,脉宽2.67μs,此时获得最大单脉冲能量为299nJ。另外我们还提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,获得了高纯度的CVB脉冲。5、刻写了超宽转化谱的长周期光纤光栅,在125nm范围内转化效率高于93.7%,采用该长周期光纤光栅在1.0μm波段实现了超快锁模CVB光纤激光器。腔内转化方案采用宽谱反射的镀金跳线头作为输出耦合器,结合长周期光纤光栅作为模式转化器件,输出锁模CVB脉冲的光谱宽度为5nm,脉冲宽度为168ps,模式纯度大于95%;腔外转化方案采用模间干涉锁模机制,将长周期光纤光栅置于腔外进行模式转化,输出了高纯度的锁模CVB脉冲,光谱宽度为10nm,脉冲宽度为420fs。本论文的创新点:1、首次从实验上验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性;基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性,提出并演示了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的全少模光纤激光器。2、基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器,设计并拉制了环形掺杂YDF用于实现柱矢量模式输出效率的提升;更进一步地设计和拉制了环形纤芯YDF,应用该光纤实现了环形掺杂、环形光束泵浦和高阶模式直接谐振,高效地提升了柱矢量光束输出效率。3、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式选择器件插入损耗和转化效率的限制,实现了调Q CVB脉冲输出效率的提升;另外提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,用于实现CVB模式提纯。4、利用超宽转化谱长周期光纤光栅和宽谱反射的镀金跳线头解决了锁模CVB光纤激光器中输出光谱宽度和模式转化质量的不可调谐性,获得了宽谱高质量的锁模CVB脉冲;另外采用腔外转化方案,在1.0μm波段获得了高质量的fs级锁模CVB脉冲。

陈建[9](2020)在《非对称光纤布拉格光栅构成的单腔及多腔结构透射特性研究》文中提出高功率、窄带宽、高集成化的单频光纤激光器,以及波长可选或可同时输出的多波长光纤激光器在光通信、高精度光谱和波分复用等领域都具有广泛的应用。谐振腔作为激光器的核心组成部分,通过设计合适的腔结构以实现上述不同的功能是非常重要的一种手段。在各种腔结构中,最常见的是法布里-珀罗(Fabry-Peort,F-P)腔,并且光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Gratings,FBG)是光纤光学中非常重要的光学元器件之一,所以相应地,由FBG构成的F-P腔是光纤激光器中十分关键的谐振腔结构。在本文中,基于非对称FBG构成的F-P腔结构,我们讨论了单波长、双波长乃至多波长光纤激光器的实现并进行了深入的理论分析和数值计算。运用耦合模理论与传输矩阵法,我们重点分析了非对称FBG构成的单腔和多腔结构的透射光谱特性。具体工作如下:(1)提出了一种基于两个非对称FBG的F-P腔全光纤结构,能够在设计波长处实现窄带宽单纵模透射。两个FBG之间的光栅周期(或布拉格波长)不同,从而导致它们的反射禁带部分重叠,重叠区域的大小可以通过调节FBG的周期控制,使得重叠区域只允许一个波长通过谐振腔结构,从而实现单纵模透射。在保证单纵模透射情况下增加腔长,则透射带宽会被压窄以获得超窄带宽。该结构可为窄带宽、单纵模光纤激光器的设计提供理论依据。(2)研究了三个非对称FBG构成的双谐振腔结构的双波长透射特性。在这项工作中,我们理论推导了 FBG构成多腔结构的传输率普适表达式,设计双谐振腔结构实现双波长透射。我们同时讨论了该结构的实验可行性,分别分析了腔长精度、温度和应力变化对于双波长透射的影响。基于该全光纤结构的设计思路,可以将其进一步推广以实现等间隔甚至是不等间隔的多波长透射。该结构在双波长或多波长光纤激光器领域具有潜在应用价值。

蔡宇[10](2019)在《全光纤超快柱矢量光锁模激光器》文中认为近年来,柱矢量光束的研究受到越来越多的学者关注,其电场方向在横截面上呈中心对称分布,强度分布呈圆环形,中心处光强为零,和普通偏振均匀的高斯光束有明显不同。正是由于这样独特的偏振特性,其被运用于激光加工和粒子操控等诸多领域。已有各种产生柱矢量光束的方法被提出和研究,可以分为自由空间和光纤中的主动、被动方法。全光纤锁模激光器是一种产生高性能飞秒激光的理想光源,经过这十几年的发展,性能已经得到很大的提升,被有效的运用在超快光谱学、生物光子学、光通信、激光加工、成像等领域。本文通过将光纤中产生柱矢量光的方法和全光纤锁模激光器相结合,研究了几种全光纤柱矢量光锁模光纤激光器,旨在获得短脉冲、高能量的柱矢量光,使柱矢量光更加方便地应用于实际中。主要工作内容如下:1、基于两模光纤光栅的柱矢量光激光器研究。利用错位熔接激发柱矢量光,通过两模光纤光栅进行模式选择输出,并将其和基于碳纳米管的锁模光纤激光器结合,获得高纯度角向和径向柱矢量光束。首先对错位激发柱矢量光进行了理论研究,结果表明在错位距离约为5μm时,高阶模的激发效率最高。其次,利用商用可饱和吸收镜(SESAM)搭建偏振不敏感的全光纤锁模激光器,再将两模光纤光栅与其结合,实现百皮秒的柱矢量光和高斯光可调谐输出。2、多波长柱矢量光锁模光纤激光器研究。耦合模理论表明,当单模光纤(SMF)中的LP01模和两模光纤(TMF)中的LP11模相位匹配时,SMF中的LP01模会转换成TMF中的LP11模,根据仿真结果实验制备了由单模光纤和两模光纤构成的模式选择耦合器(MSC)。MSC中光纤不均匀性导致的双折射滤波效应,与基于碳纳米管的全光纤锁模激光器结合,实现了百飞秒量级的波长可切换和双波长的柱矢量光。3、多锁模工作态输出柱矢量光超短脉冲光纤激光器。利用MSC模式转换和非线性偏振旋转锁模技术相结合,搭建了基于非线性偏振旋转的柱矢量光锁模光纤激光器,通过改变泵浦功率,实现了单脉冲、三脉冲、束缚态三种不同锁模工作态柱矢量光从同一激光器内输出。

二、Superimposed Fiber Gratings Based Wavelength Selectable Fiber Laser(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:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(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。

三、Superimposed Fiber Gratings Based Wavelength Selectable Fiber Laser(论文提纲范文)

(1)基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 激光器频率分裂研究进展
        1.2.1 激光频率分裂机理研究进展
        1.2.2 激光频率分裂应用研究进展
    1.3 光学材料双折射测量研究进展
        1.3.1 现有折射率测量方法
        1.3.2 光纤中的双折射测量
    1.4 本文主要研究内容
第二章 多纵模光纤激光器频率分裂机理
    2.1 多纵模光纤激光器的频率分裂
    2.2 频率分裂双折射叠加模型
        2.2.1 激光各向异性腔
        2.2.2 光纤激光器中的双折射叠加模型
    2.3 多纵模拍频信号展宽机理
        2.3.1 多纵模激光器模式牵引效应
        2.3.2 多纵模拍频信号展宽机理
    2.4 多纵模拍频频域演化
        2.4.1 多纵模激光器非稳机理
        2.4.2 多纵模频率分裂拍频频域演化
    2.5 本章小结
第三章 线形半外腔光纤激光双折射测量
    3.1 频率分裂法测量插入器件双折射机理
    3.2 半外腔光纤激光器频率分裂测量系统
        3.2.1 插入器件的双折射
        3.2.2 力加载装置设计
        3.2.3 半外腔光纤激光器设计
    3.3 半外腔插入型器件线性双折射测量
        3.3.1 半外腔光纤激光器空腔频率分裂
        3.3.2 插入型器件双折射仿真及叠加频率分裂测量
        3.3.3 插入型器件近红外应力光学常数
    3.4 半外腔插入型器件厚度/折射率测量
        3.4.1 半外腔插入型器件厚度/折射率测量机理
        3.4.2 半外腔插入型器件厚度/折射率测量系统
        3.4.3 波片的厚度/折射率测量
    3.5 半外腔频率分裂光纤激光双折射测量系统误差分析
        3.5.1 激光器波长漂移误差
        3.5.2 插入器件对正误差
        3.5.3 测量环境温度漂移误差
        3.5.4 长时间测量重复稳定性
    3.6 本章小结
第四章 抛磨光纤腔外调制等效双折射测量
    4.1 非对称光纤本征双折射产生机理
    4.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制及仿真
        4.2.1 阶跃折射率光纤等效平板分层波导模型
        4.2.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制仿真
        4.2.3 抛磨光纤外调制双折射叠加模型
    4.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统
        4.3.1 侧面抛磨光纤器件制备
        4.3.2 激光器腔镜光栅设计与刻写
        4.3.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统
    4.4 基于抛磨光纤腔频率分裂的实时液体折射率测量实验
        4.4.1 抛磨光纤腔频率分裂液体折射率测量标定
        4.4.2 抛磨光纤腔频率分裂葡萄糖溶液折射率及浓度测量
        4.4.3 抛磨光纤腔频率分裂液体热光系数测量
    4.5 本章小结
第五章 全光纤扭转腔圆双折射测量
    5.1 光纤波导激光器圆双折射产生机理及仿真
        5.1.1 扭转光纤中圆双折射的产生机理
        5.1.2 扭转光纤激光器中圆双折射与线形双折射的分离
        5.1.3 全光纤扭转腔激光器中的琼斯矩阵
    5.2 全光纤扭转腔圆双折射测量
        5.2.1 全光纤扭转腔圆双折射仿真
        5.2.2 全光纤扭转腔圆双折射测量系统
        5.2.3 圆双折射分离及扭转角度测量
    5.3 扭转与拉伸双参量测量
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况

(2)单一高阶矢量模式光纤激光器及其应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 高阶模光纤激光器的发展
    1.2 矢量光束的特性及应用
        1.2.1 矢量光束的特性
        1.2.2 矢量光束的应用
    1.3 矢量光束的产生方法
        1.3.1 空间光路方式
        1.3.2 全光纤方式
    1.4 本课题工作
        1.4.1 本课题研究目的及意义
        1.4.2 本课题研究内容
    参考文献
第2章 光纤波导模式理论及光栅模式耦合理论
    2.1 光纤波导模式理论
    2.2 光纤光栅模式耦合理论
        2.2.1 耦合模理论
        2.2.2 光纤光栅的制备方法
    2.3 本章小结
    参考文献
第3章 LP_(11)模式谐振光纤激光器
    3.1 高阶模式谐振光纤激光器研究现状
    3.2 LP_(11)模式谐振光纤激光器
        3.2.1 金属包层光纤滤模原理
        3.2.2 金属包层光纤的设计及制作
        3.2.3 激光器结构及实验结果
    3.3 本章小结
    参考文献
第4章 TE_(01)模式谐振光纤激光器
    4.1 环形光纤研究现状
    4.2 单一TE_(01)模式谐振光纤激光器
        4.2.1 环形光纤的设计及制作
        4.2.2 金属包层环形光纤的设计与制作
        4.2.3 激光器结构及实验结果
    4.3 本章小结
    参考文献
第5章 涡旋光束光纤激光器
    5.1 涡旋光束在光纤中的产生
    5.2 长周期环形光纤光栅的制作
    5.3 激光器结构及实验结果
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 全保偏单一矢量模式光纤激光器
    6.1 长周期光纤光栅的偏振依赖性
    6.2 矢量模式耦合长周期光纤光栅
    6.3 激光器结构及实验结果
    6.4 本章小结
    参考文献
第7章 高功率矢量模式光纤激光器
    7.1 高功率矢量模式光纤激光器研究现状
    7.2 高功率全保偏矢量光纤激光器
        7.2.1 保偏光纤中生成矢量模式
        7.2.2 激光器结构及实验结果
    7.3 本章小结
    参考文献
第8章 总结与展望
致谢
在读期间发表的学术论文

(3)多波长涡旋光纤激光器(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    光学滴旋
    1.1 矢量涡旋光束—CV光束
        1.1.1 自由空间中CV光束的数学表达
        1.1.2 CV光束的聚焦性质与应用
        1.1.3 CV光束在空间中的产生
    1.2 相位涡旋光束—OAM光束
        1.2.1 自由空间中OAM光束的数学表达
        1.2.2 OAM光束的性质与应用
        1.2.3 OAM光束在空间中的产生
    1.3 本章小结
    参考文献
第2章 光纤中的涡旋光束
    2.1 光纤模式理论
    2.2 光纤中的涡旋模式
        2.2.1 光纤中的CV模式
        2.2.2 光纤中的OAM模式
    2.3 涡旋光束在光纤中的产生
        2.3.1 光纤的非对称耦合结构
        2.3.2 少模长周期光纤光栅
        2.3.3 模式选择耦合器
        2.3.4 全少模腔结构
    2.4 涡旋模式转换器
        2.4.1 角向偏振模式选择器
        2.4.2 高阶OAM模式转换器
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 基于级联布里渊散射的多波长OAM光纤激光器
    3.1 多波长OAM光束的产生研究现状
    3.2 多波长光纤激光器
        3.2.1 基于液氮冷却
        3.2.2 基于半导体光放大器
        3.2.3 基于频移器
        3.2.4 基于强度相关损耗机制
        3.2.5 基于非线性效应
    3.3 基于级联布里渊散射的多波长OAM光纤激光器
        3.3.1 激光器结构与原理
        3.3.2 实验结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 中心波长及间隔可调的多波长CV光纤激光器
    4.1 多波长CV光束的产生研究现状
    4.2 中心波长及间隔可调的多波长CV光纤激光器
        4.2.1 激光器结构与原理
        4.2.2 实验结果与讨论
    4.3 本章小结
    参考文献
第5章 产生CV光束的光纤随机激光器
    5.1 随机激光器
        5.1.1 随机激光器简介
        5.1.2 随机激光器的应用
        5.1.3 随机激光器的分类
        5.1.4 光纤随机激光器
    5.2 多模光纤随机激光器的研究现状
    5.3 产生CV光束的光纤随机激光器
        5.3.1 激光器结构与原理
        5.3.2 实验结果与讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢

(4)激光显示新型光源的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 显示技术的发展
        1.1.1 典型的显示技术简介
    1.2 激光显示技术
        1.2.1 激光显示芯片
        1.2.2 激光显示散斑
        1.2.3 激光显示光源
    1.3 光纤激光器
        1.3.1 锁模的原理
        1.3.2 锁模的方式
    1.4 本文的主要内容与章节安排
    参考文献
第2章 方波脉冲光纤激光器的研究
    2.1 方波脉冲整形技术
    2.2 方波脉冲光纤激光器研究现状
    2.3 耗散孤子共振与类噪声方波脉冲
    2.4 类噪声方波光纤激光器实验研究
        2.4.1 类噪声方波光纤激光器实验装置
        2.4.2 类噪声方波光纤激光器实验结果及分析
    2.5 正常色散和反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验研究
        2.5.1 啁啾光纤布拉格光栅
        2.5.2 正常色散和反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验装置
        2.5.3 反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验结果及分析
        2.5.4 正常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验结果及分析
    2.6 本章小结
    参考文献
第3章 拉曼脉冲光纤激光器的研究
    3.1 拉曼散射的基本原理
    3.2 拉曼光纤激光器研究背景
    3.3 拉曼光纤激光器研究现状
        3.3.1 主动锁模拉曼光纤激光器
        3.3.2 被动锁模拉曼光纤激光器
    3.4 拉曼光纤激光器实验研究
        3.4.1 线性腔拉曼光纤激光器实验装置
        3.4.2 线性腔拉曼光纤激光器的实验结果及分析
        3.4.3 多脉冲拉曼光纤激光器的实验研究
    3.5 本章总结
    参考文献
第4章 多波长脉冲光纤激光器的研究
    4.1 多波长光纤激光器的研究背景
    4.2 基于保偏光栅的多波长光纤激光器的研究现状
    4.3 多波长光纤激光器的实验研究
        4.3.1 波长可切换的多波长脉冲光纤激光器的实验研究
        4.3.2 波长可调谐的多波长脉冲光纤激光器的实验研究
    4.4 本章总结
    参考文献
第5章 激光放大及倍频技术的研究
    5.1 脉冲放大技术
        5.1.1 啁啾脉冲放大技术
        5.1.2 自相似脉冲放大技术
    5.2 倍频技术
        5.2.1 倍频的原理
        5.2.2 准相位匹配
    5.3 基于MOPA结构的1.0μm波段放大器的实验研究
    5.4 倍频的实验研究
    5.5 本章小结
    参考文献
第6章 总结与展望
在读期间学术成果
致谢

(5)基于多通道光纤光栅滤波器的2μm波段光纤激光技术研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
缩略词
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 掺铥光纤激光器的研究意义及应用
        1.2.1 2μm波段激光的应用
        1.2.2 基于多通道滤波器的掺铥光纤激光器的研究意义
    1.3 掺铥光纤激光器的研究与发展
        1.3.1 多波长掺铥光纤激光器的研究与发展
        1.3.2 波长可调掺铥光纤激光器的研究与发展
        1.3.3 窄线宽掺铥光纤激光器的研究与发展
    1.4 基于多通道滤波器的掺铥光纤激光器的关键技术
        1.4.1 光纤激光器的基本结构
        1.4.2 多通道窄带滤波器
        1.4.3 增益竞争的抑制机制
        1.4.4 线宽的压窄技术
        1.4.5 线宽的测量方法
    1.5 本文的结构安排
2 多通道光纤光栅滤波器的理论基础与设计
    2.1 引言
    2.2 耦合模理论
        2.2.1 光纤光栅的谐振条件
        2.2.2 耦合模理论
        2.2.3 传输矩阵
    2.3 基于相移啁啾光纤光栅的窄带滤波器设计
        2.3.1 相移啁啾光纤光栅原理
        2.3.2 单相移点啁啾光纤光栅特性仿真分析
        2.3.3 多相移点啁啾光纤光栅特性仿真分析
    2.4 基于相移取样光纤光栅的窄带滤波器设计
        2.4.1 相移取样光纤光栅原理
        2.4.2 取样光纤光栅特性仿真分析
        2.4.3 相移取样光纤光栅特性仿真分析
    2.5 小结
3 多通道光纤光栅滤波器的制作
    3.1 引言
    3.2 光纤光栅的制作方法
        3.2.1 光纤的光敏性和氢载
        3.2.2 相位掩模法
    3.3 光纤光栅的制作实验
        3.3.1 光纤光栅刻写系统
        3.3.2 特殊结构光纤光栅的制作
    3.4 多波长窄带滤波器的制作
        3.4.1 相移啁啾光纤光栅的制作
        3.4.2 取样及相移取样光纤光栅的制作
    3.5 小结
4 可调谐、可切换多波长掺铥光纤激光器
    4.1 引言
    4.2 波长调谐、多波长输出和波长切换原理
        4.2.1 光纤光栅波长调谐原理
        4.2.2 基于FWM效应的增益竞争抑制机制
        4.2.3 基于PHB效应的波长切换机制
    4.3 基于双多通道光纤光栅的波长可调掺铥光纤激光器
        4.3.1 激光器原理
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 基于保偏多通道光纤光栅的可切换多波长掺铥光纤激光器
        4.4.1 激光器原理
        4.4.2 实验结果分析
    4.5 小结
5 波长可切换窄线宽掺铥光纤激光器
    5.1 引言
    5.2 单纵模光纤激光器实现原理
        5.2.1 单纵模运行机制
        5.2.2 光纤光栅结合复合腔工作原理
    5.3 2μm波段线宽测量系统
    5.4 基于PHB效应的可切换窄线宽掺铥光纤激光器
        5.4.1 激光器原理
        5.4.2 单波长输出特性
        5.4.3 双波长输出特性
    5.5 基于NPR效应的可切换窄线宽掺铥光纤激光器
        5.5.1 NPR效应基本原理
        5.5.2 激光器原理
        5.5.3 单波长输出特性
        5.5.4 双波长输出特性
    5.6 小结
6 总结与展望
    6.1 本论文主要研究内容与成果
    6.2 下一步拟进行的研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(6)基于多模光纤的全光纤超短脉冲及矢量光束的产生(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
第1章 绪论
    1.1 光纤激光器的发展
    1.2 超短脉冲激光器的产生与应用
        1.2.1 锁模技术原理
        1.2.1.1 主动锁模技术
        1.2.1.2 被动锁模技术
        1.2.2 超短脉冲光纤激光器应用
    1.3 矢量光束激光器产生与应用
        1.3.1 CVBs
        1.3.1.1 CVBs的数学推导
        1.3.1.2 CVBs的产生
        1.3.2 OAM
        1.3.2.1 OAM数学推导
        1.3.2.2 OAM产生
        1.3.3 矢量光束激光器的运用
    参考文献
第2章 多模光纤中的多模干涉效应理论分析
    2.1 光纤的模式理论
        2.1.1 光纤波导电磁理论
        2.1.2 光纤特征参数
        2.1.3 光纤模式的特征方程
        2.1.4 光纤中的模式
    2.2 多模光纤中自成像效应
    2.3 多模渐变折射率中的多模干涉效应
        2.3.1 只考虑两种模式
        2.3.2 考虑五种模式
    2.4 本章总结
    参考文献
第3章 基于多模干涉效应的锁模激光器
    3.1 基于错位拼接结构的可饱和吸收体
    3.2 基于多模干涉原理的全光纤超短脉冲锁模激光器
        3.2.1 可饱和吸收的制作
        3.2.2 激光器搭建
        3.2.3 实验结果与分析
    3.3 基于非线性偏振旋转与多模干涉原理的混合锁模光纤激光器
        3.3.1 激光器搭建
        3.3.2 实验结果与分析
    3.4 基于多模干涉的逆可饱和吸收效应产生方型脉冲激光器
        3.4.1 方形脉冲形成原理
        3.4.2 激光器搭建
        3.4.3 实验结果与分析
    3.5 多模渐变光纤克尔自清洁效应和超连续谱产生
        3.5.1 光束自清洁效应
        3.5.2 超连续谱产生
    3.6 本章总结
    参考文献
第4章 基于CPA技术的高功率超短脉冲光纤激光器
    4.1 啁啾脉冲放大技术
    4.2 脉冲展宽器、放大器与脉冲压缩器
    4.3 高功率超短脉冲光纤激光器
        4.3.1 种子源
        4.3.2 CPA系统
    4.4 本章总结
    参考文献
第5章 全保偏光纤结构的矢量光束光纤激光器
    5.1 基于全保偏光纤结构的OAM光束激光器
        5.1.1 光纤光栅
        5.1.1.1 光纤光栅耦合模理论
        5.1.1.2 光纤布拉格光栅
        5.1.1.3 长周期光栅
        5.1.2 保偏光纤中的模式分析
        5.1.3 激光器搭建
        5.1.4 实验结果与讨论
    5.2 基于模式叠加原理的全保偏光纤TM_(01)模式激光器
        5.2.1 激光器搭建
        5.2.2 实验结果与讨论
    5.3 本章总结
    参考文献
第6章 总结与展望
在读期间学术成果
致谢

(7)基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 可调谐激光器的应用需求
        1.2.1 光通信
        1.2.2 微波信号产生
        1.2.3 精密测量
    1.3 可调谐光纤激光器的研究现状
        1.3.1 光纤激光器
        1.3.2 窄线宽光纤激光器
        1.3.3 窄线宽光纤激光器的波长调谐
    1.4 论文的研究内容以及章节安排
2 光纤激光器的波长调谐及测量的理论基础
    2.1 引言
    2.2 波长调谐机制
        2.2.1 基于石墨烯光热效应的波长调谐机制
        2.2.2 基于偏振转换光纤声光效应的波长调谐机制
    2.3 光纤激光器窄线宽运行机制
        2.3.1 布里渊激光的运转机制
        2.3.2 饱和吸收选模机制
        2.3.3 瑞利散射线宽压缩机制
    2.4 窄线宽激光器的测量
        2.4.1 基于延时自外差的线宽测量
        2.4.2 基于差分相位解调的频率噪声测量
        2.4.3 相对强度噪声测量
    2.5 本章小结
3 光控/声控光纤光栅器件制备及特性
    3.1 引言
    3.2 光控石墨烯—光纤布拉格光栅
        3.2.1 石墨烯—光纤复合波导的理论分析
        3.2.2 石墨烯—光纤布拉格光栅制备
        3.2.3 光控调谐实验结果及分析
        3.2.4 动态响应测试结果及分析
    3.3 偏振转换声光光纤光栅
        3.3.1 模式劈裂及声控调谐的理论分析
        3.3.2 声光光纤光栅制备
        3.3.3 声控调谐实验结果及分析
        3.3.4 调谐时间响应测试结果及分析
    3.4 声光光纤光栅动力学测量
        3.4.1 基于耗散孤子—色散傅里叶变换的快速光谱测量原理
        3.4.2 声光光栅瞬态光谱测量实验系统
        3.4.3 测量结果及分析
    3.5 本章小结
4 光控可调超窄线宽光纤激光器
    4.1 引言
    4.2 光控可调超窄线宽布里渊光纤激光器
        4.2.1 实验系统
        4.2.2 激光静态特性测试实验及分析
        4.2.3 激光光控调谐实验及分析
        4.2.4 实验结果讨论
    4.3 瑞利散射线宽深压缩的光控可调超窄光纤激光器
        4.3.1 实验系统
        4.3.2 激光静态特性测试实验及分析
        4.3.3 激光光控调谐实验及分析
        4.3.4 实验结果讨论
    4.4 本章小结
5 声控可调超窄线宽光纤激光器
    5.1 引言
    5.2 声控可调超窄线宽光纤激光器
        5.2.1 实验系统
        5.2.2 激光静态特性测试实验及分析
        5.2.3 激光声控调谐实验及分析
        5.2.4 动态调谐响应实验及分析
        5.2.5 实验结果讨论
    5.3 半导体增益介质对声光波长调谐性能的提升
        5.3.1 调谐范围扩展
        5.3.2 激光弛豫振荡抑制
    5.4 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 内容总结
    6.2 论文创新点
    6.3 论文不足及进一步研究展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读博士学位期间获得奖项
    C.作者在攻读博士学位期间参与科研项目
    D.学位论文数据集
致谢

(8)高效率柱矢量光纤激光器(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 柱矢量光束的数学描述
    1.2 柱矢量光束的特性与应用
        1.2.1 聚焦特性与应用
        1.2.2 柱对称偏振特性及其应用
    1.3 柱矢量光束生成方法
        1.3.1 主动方式
        1.3.2 被动方式
        1.3.3 全光纤产生方式
    1.4 本章小结
    参考文献
第2章 光纤波导模式理论和光纤布拉格光栅
    2.1 光纤波导模式理论
        2.1.1 光纤波导模式的矢量解
        2.1.2 矢量解的特征方程
        2.1.3 光纤导模的分类和截止条件
        2.1.4 线偏振模式LP模
    2.2 光纤布拉格光栅
        2.2.1 光纤布拉格光栅理论分析
        2.2.2 多模(少模)光纤布拉格光栅
        2.2.3 光纤光栅刻写方法
    2.3 本章小结
    参考文献
第3章 多功能CVB光纤激光器
    3.1 多功能光纤激光系统发展现状
        3.1.1 多波长激光系统发展现状
        3.1.2 横模可切换激光器发展现状
    3.2 全少模光纤结构的多功能CVB激光器
        3.2.1 光纤布拉格光栅偏振依赖性
        3.2.2 激光器结构及实验结果
    3.3 本章小结
    参考文献
第4章 高效率连续CVB光纤激光器
    4.1 连续CVB光纤激光器的发展现状
        4.1.1 传统连续CVB光纤激光器
        4.1.2 高阶模式谐振的CVB光纤激光器
        4.1.3 特种结构光纤
    4.2 环形掺杂
        4.2.1 环形掺杂有源光纤研究现状
        4.2.2 基于环形掺杂YDF的CVB光纤激光器
    4.3 环形光束泵浦
        4.3.1 环形光束泵浦研究现状
        4.3.2 基于环形纤芯YDF的CVB光纤激光器
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 高效率/高质量脉冲CVB光纤激光器
    5.1 高效率调Q CVB光纤激光器
        5.1.1 调Q原理
        5.1.2 调Q CVB光纤激光器研究现状
        5.1.3 高阶模式谐振的调Q CVB光纤激光器
    5.2 高质量超快CVB光纤激光器
        5.2.1 锁模原理
        5.2.2 锁模CVB光纤激光器研究现状
        5.2.3 基于超宽谱LPFG的锁模CVB光纤激光器
    5.3 本章小结
    参考文献
第6章 总结与展望
在读期间学术成果
致谢

(9)非对称光纤布拉格光栅构成的单腔及多腔结构透射特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光纤光栅的发展与应用
    1.3 光纤法布里-珀罗腔的发展与应用
    1.4 光纤光栅激光器的研究背景
    1.5 本文主要研究内容
第2章 光纤光栅理论基础
    2.1 耦合模理论
    2.2 光纤布拉格光栅的光谱特性
    2.3 传输矩阵法
    2.4 本章小结
第3章 光纤布拉格光栅构成的F-P腔窄带宽单纵模透射
    3.1 引言
    3.2 光纤布拉格光栅F-P腔的基本理论
    3.3 光栅反射禁带的部分重叠
    3.4 计算分析单谐振腔结构的透射光谱
        3.4.1 两个非对称FBG构成的F-P腔
        3.4.2 改变谐振腔腔长
        3.4.3 改变光栅折射率调制深度
    3.5 实验可行性分析
    3.6 本章小结
第4章 基于三个非对称光纤布拉格光栅的双腔窄带宽双波长透射
    4.1 引言
    4.2 FBG构成多谐振腔结构的基本理论
    4.3 双腔结构的双波长透射
    4.4 双透射波长的带宽压窄及间隔的改变
    4.5 双腔结构的推广
    4.6 实验可行性分析
        4.6.1 腔长精度对双波长透射的影响
        4.6.2 温度、应力变化对双波长透射的影响
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本论文的主要研究成果
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
附录

(10)全光纤超快柱矢量光锁模激光器(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 柱矢量光简介
    1.2 柱矢量光的应用
        1.2.1 激光加工
        1.2.2 表面等离子体的激发
        1.2.3 粒子捕获和操控
    1.3 柱矢量光的产生
        1.3.1 在自由空间中产生
        1.3.2 在光纤中产生
    1.4 本章小结
    1.5 本论文的章节安排
第二章 被动锁模光纤激光器
    2.1 激光器基本原理
    2.2 锁模光纤激光器
    2.3 被动锁模的技术和原理
        2.3.1 可饱和吸收体锁模
        2.3.2 8字腔锁模
        2.3.3 非线性偏振旋转锁模
    2.4 被动锁模光纤激光器的研究进展
        2.4.1 传统孤子锁模光纤激光器
        2.4.2 拉伸脉冲锁模光纤激光器
        2.4.3 自相似子锁模光纤激光器
        2.4.4 耗散孤子锁模光纤激光器
    2.5 本章小结
第三章 基于两模光纤光栅的柱矢量光激光器
    3.1 引言
    3.2 两模光纤光栅特性
    3.3 基于碳纳米管的柱矢量光锁模光纤激光器
        3.3.1 实验装置
        3.3.2 实验结果和讨论
    3.4 基于SESAM的柱矢量锁模光纤激光器
        3.4.1 错位熔接优化及实验装置
        3.4.2 实验结果和讨论
    3.5 本章小结
第四章 多波长柱矢量光锁模光纤激光器
    4.1 引言
    4.2 模式选择耦合器
    4.3 基于碳纳米管的多波长柱矢量光锁模光纤激光器
        4.3.1 实验装置
        4.3.2 实验结果和讨论
    4.4 本章小结
第五章 多锁模模式输出柱矢量光超短脉冲光纤激光器
    5.1 引言
    5.2 实验装置
    5.3 实验结果和讨论
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间论文成果
附录2 攻读硕士学位期间专利成果
附录3 攻读硕士学位期间参加的的科研项目
致谢

四、Superimposed Fiber Gratings Based Wavelength Selectable Fiber Laser(论文参考文献)

  • [1]基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究[D]. 陈恺. 合肥工业大学, 2021(02)
  • [2]单一高阶矢量模式光纤激光器及其应用[D]. 张一民. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [3]多波长涡旋光纤激光器[D]. 王敬好. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [4]激光显示新型光源的研究[D]. 董天浩. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [5]基于多通道光纤光栅滤波器的2μm波段光纤激光技术研究[D]. 张鲁娜. 北京交通大学, 2021(02)
  • [6]基于多模光纤的全光纤超短脉冲及矢量光束的产生[D]. 董志鹏. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [7]基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究[D]. 李雨佳. 重庆大学, 2020(02)
  • [8]高效率柱矢量光纤激光器[D]. 李宏勋. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [9]非对称光纤布拉格光栅构成的单腔及多腔结构透射特性研究[D]. 陈建. 华东理工大学, 2020(01)
  • [10]全光纤超快柱矢量光锁模激光器[D]. 蔡宇. 南京邮电大学, 2019(02)

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基于叠加光纤光栅的波长可选光纤激光器
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