基于特種光纖光柵器件的鎖模孤子光纖激光技術研究.pdf

1、鎖模光纖激光器作為重要的超短脈沖光源一直備受關注，并且在多個領域有著重要應用，其中包括光纖通信、生物醫(yī)學以及光譜檢測等。近年來，隨著新型低維納米材料不斷涌現(xiàn)，鎖模光纖激光器技術出現(xiàn)了重大革新，并朝著全光纖化、超短光脈沖以及超寬光譜方向發(fā)展。作為鎖模技術的關鍵器件之一，低維納米材料展現(xiàn)出其他材料難以企及的可飽和吸收特性，包括超快響應時間、可調控調制深度以及寬工作光譜范圍。采用單個二維材料可飽和吸收器件，可以實現(xiàn)光纖激光器的寬光譜范圍鎖模。

2、除可飽和吸收體之外，可調光譜濾波器是實現(xiàn)寬帶波長調諧鎖模光纖激光器的另一關鍵器件。而作為全光纖化光譜濾波器，光纖光柵得益于其全光纖化結構、低插入損耗以及低制備成本等優(yōu)勢在實現(xiàn)可調諧鎖模光纖激光器中有著重要應用價值。
　　本論文主要基于兩類特種光纖光柵，即長周期光纖光柵(LPG)和啁啾光纖布拉格光柵(CFBG)作為全光纖化濾波器件，同時采用碳納米管(CNT)薄膜作為寬帶可飽和吸收體，對多類全光纖化寬波長調諧范圍鎖模光纖激光器進行了研

3、究，獲得了多種波長連續(xù)可調的超短脈沖光源，并對輸出的光波孤子特性進行了實驗研究與理論分析。論文的主要工作內容包括以下幾個方面:
　　詳細介紹了碳納米管/聚乙烯醇薄膜的制備方法，通過將該薄膜插入光纖活動接頭中實現(xiàn)了光纖化的碳納米管寬帶可飽和吸收器件，并對其非線性飽和吸收特性進行了測試和分析。
　　討論了相移型長周期光纖光柵的工作原理、刻寫方法以及實驗刻寫平臺，并且對不同參數(shù)的相移長周期光纖光柵進行了光譜測量和比較分析。基于長周

4、期光柵的通帶光譜特性，提出了一種適用于鎖模光纖激光器的新型“W”形光纖光柵濾波器。并通過調控該濾波器的工作溫度，實現(xiàn)了摻鉺鎖模光纖激光器的輸出波長連續(xù)調諧，其調諧范圍覆蓋通信C和L波段。同時，還研究了相移長周期光纖光柵的光譜帶寬對鎖模脈沖輸出光譜以及脈沖寬度的影響。
　　基于相移型長周期光纖光柵的折射率響應特性，提出了一種新型光微流調控鎖模光纖激光技術。其中，相移長周期光纖光柵被埋入自行制備的微流控芯片中，通過精密調節(jié)流體的折射率

5、值，成功實現(xiàn)了對長周期光柵光譜的精細調控，從而獲得了鎖模光纖激光器輸出波長的連續(xù)調諧。實驗中還觀察到了脈沖間距可變的束縛態(tài)光孤子對，并對其光譜和脈沖特性進行了測量與分析。
　　詳細介紹了啁啾光纖布拉格光柵的工作原理以及刻寫技術，對獲得的啁啾光柵進行了光譜測量以及時域特性計算分析?；谶惫饫w布拉格光柵的寬帶反射光譜以及反常色散特性，提出并實現(xiàn)了一種結構緊湊、高脈沖能量的孤子鎖模光纖激光器，提高了反常色散域光孤子分裂的峰值功率閾值，

6、獲得了高于孤子面積理論極限的脈沖能量輸出。同時還基于分布傅立葉數(shù)值計算方法，對鎖模光孤子在光纖激光腔內的傳輸特性進行了理論仿真分析，討論了啁啾布拉格光柵的脈沖展寬效應。
　　通過將啁啾光纖布拉格光柵固定于聚合物三角懸臂梁結構中，基于布拉格光柵的應力響應特性，實現(xiàn)了一種緊湊型可調諧光纖濾波器件。將該光纖濾波器件引入非保偏和保偏光纖激光器結構中，分別獲得了波長可調諧的矢量和標量孤子脈沖輸出，同時還對相應孤子脈沖的偏振特性進行了測量和比