光纖雷射器中耗散孤子共振的矢量特性研究

《光纖雷射器中耗散孤子共振的矢量特性研究》是依託華南師範大學，由羅愛平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光纖雷射器中耗散孤子共振的矢量特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：羅愛平
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

耗散孤子共振（DSR）是一種新型的孤子非線性現象。這種孤子在泵浦功率不斷增加的情況下能夠完全抵禦光脈衝分裂並使得脈衝能量無限增加，在高能量雷射器研製方面具有重要的套用價值。目前光纖雷射器中DSR的研究都集中在標量特性方面。然而，現有的標量DSR理論不能解釋所有實驗現象，為此本項目將標量DSR現象的研究工作擴充到矢量特性上，更深層次揭示DSR的一般物理特性。在我們已有關於標量DSR研究的基礎上，擬搭建偏振損耗無關的被動鎖模光纖雷射器，從理論和實驗兩方面系統研究矢量DSR脈衝的產生機理及特性。明確雷射腔內各關鍵參數對矢量DSR特性的影響；區分矢量DSR脈衝與標量DSR、普通矢量孤子的異同點；通過最佳化設計雷射腔，獲得群速度鎖定、偏振鎖定、偏振旋轉等類型矢量DSR脈衝。本項目的開展，不僅能加深對DSR脈衝產生機理和動力學特性的理解，豐富矢量孤子的研究，而且對光纖雷射技術的發展具有重要意義。

結題摘要

耗散孤子共振（DSR）是鎖模雷射器實現高能量脈衝輸出的極有前景的新方法。對DSR現象的研究有利於加深對其形成機制和本質特性的認識，區分與其它類型脈衝的異同點，為其在方波和高能量領域的潛在套用提供理論和技術支持。本項目採用以實驗為主，數值計算與理論分析為輔的研究手段，研究了DSR、類噪聲脈衝及普通孤子脈衝的動力學特性。主要工作有： （1）首次獲得了1160 nm波段的DSR。採用NPR鎖模技術，在摻鉍光纖雷射器中產生了DSR，隨著泵浦功率的升高，該脈衝從高斯型逐漸演化為方波，脈寬也隨之增加。 （2）在金納米棒/二氧化矽核殼結構材料為鎖模器的摻鉺光纖雷射器中觀察到了群速度鎖定的矢量DSR。兩偏振成分的頻移量為0.2 nm, 在時域上實現了同步輸出。 （3）獲得了1060 nm波段單/雙波長DSR。首先採用NPR鎖模技術獲得單波長DSR；其次，將自行研製的微納光纖石墨烯鎖模器接入設計好的摻鐿光纖雷射器中，獲得了1061.8 nm和1068.8 nm雙波長DSR。 （4）澄清了DSR方波脈衝與具有類似物理特性的類噪聲方波脈衝的區別。通過設計腔的參數，在NALM鎖模的“8”字型光纖雷射器中獲得了在時域脈衝上表現出類似DSR物理特性的方波脈衝。經過進一步分析，證實為類噪聲方波脈衝。這為我們區別DSR脈衝和普通的方波脈衝提供了借鑑，對加深理解DSR現象有重要的科學意義。 （5）孤子矢量特性的研究：①“方波”脈衝的矢量特性研究，在石墨烯可飽和吸收體鎖模的摻鐿光纖雷射器中，獲得了群速度鎖定矢量孤子分子；②首次獲得了群速度鎖定的矢量類噪聲脈衝，兩偏振分量的波長偏移量可達4.8 nm，遠大於常規孤子捕獲的波長偏移量。實驗結果豐富了類噪聲脈衝的特性。 （6）孤子非線性現象及高重頻脈衝的研究。我們擴展了研究內容，利用新型二維材料的優良非線性光學特性，設計雷射腔的參數，研究了孤子非線性現象，如耗散怪波、孤子爆炸等，也獲得了GHz量級的高重頻脈衝。 本課題研究了DSR的產生及類DSR脈衝的特性、各類矢量孤子、孤子非線性現象等。這些研究有利於對DSR及其其它類型脈衝的物理本質的理解。