《基於混合多芯光纖非線性耦合鎖模的全光纖雷射器》是依託北京工業大學，由方曉惠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於混合多芯光纖非線性耦合鎖模的全光纖雷射器
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方曉惠
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鎖模雷射器的全光纖化是飛秒雷射走出實驗室，走向商用的重要途徑。現有鎖模雷射器的關鍵部件，即飽和吸收元件的光纖集成度仍有待提高，影響了整個雷射器的緊湊性和環境穩定性。本項目利用多芯光纖纖芯之間的非線性耦合作用啟動和穩定鎖模。針對熔石英光纖非線性係數低引起的飽和傳輸閾值高，鎖模自啟動困難的問題，擬採用主、被動纖芯混合的多芯光纖來克服。混合多芯光纖具有光纖屬性，可以與雷射腔內其他光纖器件低損耗熔接，有望真正實現鎖模雷射器的全光纖化。增益介質和飽和吸收元件是鎖模雷射器的兩大關鍵部件，混合多芯光纖將兩者集一身，需要系統研究增益、耦合、色散和非線性共同作用對脈衝成型動力學過程的影響，從而獲得對其物理本質的深入理解。多芯光纖的飽和傳輸特性依賴於纖芯之間的模場匹配，與光纖的材料屬性無關，因此本項目的研究成果可以推廣套用到其他波段的鎖模雷射器，對豐富和提升鎖模技術具有重要意義。
結題摘要
現有鎖模雷射器的關鍵部件，即飽和吸收元件的光纖集成度仍有待提高，影響了整個雷射器的緊湊性和環境穩定性。本項目旨在研究混合多芯光纖的飽和傳輸特性，解決熔石英光纖非線性係數低引起的飽和傳輸閾值高，鎖模自啟動困難的問題，實現飽和吸收元件的光纖化。研究成果主要包括以下幾個方面：（1）建立了完善的理論模型，分析混合雙芯光纖的耦合特性與纖芯數值孔徑、色散、增益的關係，最佳化設計並拉制了主被動混合的雙芯光纖。（2）建立基於混合多芯光纖雷射器的數值模型，從理論上研究了雷射建立過程。研究結果表明，當雙芯光纖長度小於耦合長度時，飽和傳輸效果明顯，雷射腔能達到穩定的鎖模運轉，輸出類矩形脈衝。當雙芯光纖長度大於耦合長度時，需要額外的濾波元件輔助鎖模。模間色散將極大的影響輸出脈衝和光譜的形狀和對稱性。（3）實驗結合理論研究了耗散孤子脈衝在光纖中的傳輸演變過程，輸出光譜具有偏振相關特性。輸出脈衝經光譜濾波可以實現脈衝去啁啾，這種現象為超短脈衝在光纖中非線性傳輸後的脈衝的再現提供了一種全新的方法。（4）實驗實現了光子晶體光纖的選擇性封堵和填充，通過填充高非線性液體，實現了雙液芯光纖的低閾值飽和傳輸。並基於液芯光纖獲得了高方向性的隨機雷射出射。（5）為了解決雙液芯光纖與光纖雷射器內其他光纖元件耦合損耗大的問題，將低收縮率的光致聚合物選擇性填充入光子晶體光纖空氣孔中，經固化後，實現了固態雙芯光纖的低損耗傳輸，為下一步研究固芯光纖飽和傳輸特性奠定了基礎。本項目對混合雙芯光纖的纖芯之間的耦合，光纖的模式、色散、增益等特性進行了系統的分析，對混合雙芯光纖的鎖模機制進行了系統的研究，並實驗實現了基於雙液芯光纖的低閾值飽和傳輸特性和雷射出射。本項目的完成為飽和吸收元件的光纖化奠定了基礎。
