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脉冲自相似放大器及铒光纤色散测量

作　者: 李树青
导　师: 杨天新
学　校: 天津大学
专　业: 光电子技术
关键词: 光纤放大器自相似脉冲群速度色散色散测量光纤参数
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 21次
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内容摘要

高功率超短光脉冲光纤激光器及放大系统,以其结构简单、高效率、高稳定性等优势,作为激励源来激发太赫兹辐射的技术越来越受到重视。其中在正色散增益光纤放大器中产生和传输的自相似脉冲,以其独特的传输特性引起越来越多的关注。即自相似脉冲在光纤放大器中能够在放大的同时展宽频谱,并且具有严格的线性啁啾的特性,使其在能量得到充分放大之后还有可能压缩成比种子脉冲更短的输出脉冲,得到高峰值功率的超短脉冲,可广泛应用于激发各种非线性过程,特别是THz激发过程。但是自相似脉冲的渐近解析解是在忽略了输入脉冲向自相似脉冲演化的过程和高阶色散的条件下得出的,这为自相似放大实验系统参数的设置带来了很大的困难和问题。本文就是针对这些问题,完成了自相似掺Er光纤放大系统的研究,提出系统优化设计的方案。本文主要内容如下:1、介绍了常用的光纤脉冲放大方法的原理和发展现状,特别介绍了自相似放大系统的优势,确立了以自相似放大系统作为THz激发源的研究方向。2、引用理想自相似理论模型,系统阐述自相似脉冲放大的原理,得出了自相似抛物脉冲的渐近解析解。3、讨论了自相似抛物脉冲渐近解析解的适用性,并通过数值求解非线性薛定谔方程模拟分析了输入脉冲能量、脉冲宽度和脉冲形状对自相似脉冲演变的影响,从而得出输入脉冲向自相似抛物脉冲演变的最佳初始参数的设计标准,依据这一标准对实验系统进行了优化设计,并通过数值模拟和实验分析证明了这一标准的准确性。4、为了确定放大系统中光纤群速度色散参数,建立了用频域干涉法测量光纤的群速度色散参数的实验系统,详细分析了从干涉图中提取色散信息的数据处理过程,最后分析了实验中出现的问题并提出了相应的改进措施。5、在自相似渐近解析解的基础上引入了三阶色散对自相似放大系统的影响,并从渐近解析解和数值模拟两方面分析了三阶色散的引入对自相似脉冲产生的影响,最后对三阶色散引起的非线性啁啾提出相应的补偿措施。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 THz的激发与超短光脉冲技术  8-12
    1.1.1 超短光脉冲激发THz辐射  8
    1.1.2 超短光脉冲技术  8-9
    1.1.3 光纤超短光脉冲系统  9-12
  1.2 自相似脉冲放大技术  12-14
  1.3 课题的意义及本文主要工作  14-16
    1.3.1 课题的意义  14-15
    1.3.2 本文主要工作  15-16
第二章自相似放大理论模型  16-23
  2.1 理想模型的近似条件  16
  2.2 理论模型的建立  16-17
  2.3 时域自相似渐近解析解  17-20
  2.4 频谱自相似渐近解析解  20-23
第三章自相似放大系统的设计  23-38
  3.1 模型适用性分析  23-25
  3.2 初始参数对自相似脉冲的影响  25-30
    3.2.1 输入脉冲能量的影响  25-26
    3.2.2 输入脉冲宽度的影响  26-27
    3.2.3 输入脉冲形状的影响  27-30
  3.3 系统的优化设计  30-33
  3.4 系统参数设计  33-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章频域干涉法色散测量  38-48
  4.1 干涉法测量色散简介  38-39
  4.2 实验原理  39-42
    4.2.1 频域干涉原理  39-40
    4.2.2 数据提取原理  40-42
  4.3 实验装置  42-44
  4.4 实验结果与结论  44-48
    4.4.1 实验结果  44-46
    4.4.2 结论  46-48
第五章高阶色散对系统的影响  48-53
  5.1 引言  48
  5.2 理论分析与数值模拟  48-52
  5.3 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-55
  6.1 总结  53
  6.2 展望  53-55
参考文献  55-60
发表论文和参加科研情况说明  60-61
致谢  61

脉冲自相似放大器及铒光纤色散测量

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