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超短脉冲光源及大模场光子晶体光纤研究

作　者: 刘洋
导　师: 贾东方
学　校: 天津大学
专　业: 物理电子学
关键词: 超短光脉冲非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器光脉冲压缩大模场光子晶体光纤
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

超短脉冲光源是高速光纤通信系统的关键技术之一,是当前光通信领域的研究热点。同时随着高功率光纤激光器和放大器的发展,大模场面积、低弯曲损耗的光子晶体光纤也正成为非线性光纤光学研究的重点和难点。本文主要围绕超短脉冲产生技术和光子晶体光纤设计问题开展了相关理论分析和实验研究,具体内容如下:一、光脉冲压缩技术的研究1.提出了一种基于损耗管理光纤线路的绝热孤子压缩方法,在确定了光纤长度后,只要很好地控制泵浦功率,就能获得最佳压缩效果。2.设计了一种基于由普通单模光纤、色散位移光纤和高非线性光纤组成的准非线性渐增光纤的脉冲压缩方案。由于所用光纤均已商用,该方法在实际中易于实现,且可通过改变光纤长度灵活地控制压缩效果。3.设计了一种梳状结构的非线性光纤脉冲压缩器,其结构简单,脉冲压缩质量较好,压缩后具有较小的基座。二、高能量非线性偏振旋转被动锁模掺铒光纤激光器的研究1.利用时域锁模方程对非线性偏振旋转锁模技术进行了理论分析。2.利用非线性偏振旋转锁模技术,获得了自起振、稳定的、重复速率为1.74MHz中心波长为1564.1nm、谱宽为21.4nm、脉宽为8.8ps的锁模光脉冲,单脉冲能量达14.64nJ;实验研究了耦合输出比对锁模脉冲的影响。三、大模场面积、低弯折损耗光子晶体光纤设计的研究1.分析介绍了光子晶体光纤的基本理论与分类方法,简要介绍了光子晶体光纤的研究方法。2.分析了一种常见的折射率引导型光子晶体光纤的模场分布,有效折射率,有效模场面积,数值孔径与单模性质。3.对现有的一种大模场光子晶体的设计方案进行改进,设计出了一种新的大模场面积、低弯曲损耗光子晶体光纤。与原方案相比,新方案的模场面积有较大增加,同时保持了原有的抗弯曲性能。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 基于非线性偏振旋转的被动锁模技术的发展  8-13
    1.1.1 非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器  8-12
    1.1.2 高能量飞秒掺铒光纤激光器的发展  12-13
  1.2 大模场光子晶体光纤的研究进展  13-15
  1.3 光脉冲压缩技术研究的发展现状  15-18
  1.4 本文的主要研究内容  18-19
第二章超短光脉冲压缩技术的研究  19-31
  2.1 绝热脉冲压缩的理论  19-21
  2.2 利用损耗管理光纤（LMF）实现脉冲压缩  21-24
  2.3 基于阶梯状非线性递增光纤实现脉冲压缩的研究  24-28
  2.4 基于梳状非线性光纤的脉冲压缩研究  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章高能量非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器的研究  31-48
  3.1 引言  31-32
  3.2 非线性偏振旋转锁模的经典动力学模型分析  32-41
    3.2.1 利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模的基本原理  32-33
    3.2.2 描述被动锁模的数学模型  33-37
    3.2.3 APM、SPM 参量的推导  37-40
    3.2.4 输出脉冲光谱边带的产生  40
    3.2.5 高阶谐波锁模的产生问题  40-41
  3.3 高能量非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器研究  41-46
    3.3.1 实验装置及设计思路  41-42
    3.3.2 实验结果及分析  42-45
    3.3.3 超长光腔高能量被动锁模光纤激光器  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章大模场面积光子晶体光纤的研究与设计  48-62
  4.1 概述  48-49
  4.2 研究光子晶体光纤的方法  49-50
  4.3 大模场光子晶体光纤的分析与设计  50-61
    4.3.1 普通折射率引导型光子晶体光纤的性质分析  50-55
    4.3.2 大模场面积、低损耗光子晶体光纤的设计与分析  55-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章工作总结及展望  62-64
参考文献  64-74
发表论文和科研情况说明  74-75
致谢  75

超短脉冲光源及大模场光子晶体光纤研究

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