拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的關鍵技術研究

《拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由宋銳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋銳
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

光纖放大器輸出超連續譜方案相對傳統雷射器泵浦光子晶體光纖輸出超連續譜方案而言具有系統結構簡單、熔接損耗小、轉換效率高以及能實現高功率輸出等優勢。基於項目組前期的研究結果，本項目將拉錐技術套用到光纖放大器輸出超連續譜方案中，創新性提出拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜方案，具體研究內容有：（1）建立拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的理論模型，數值模擬拉錐形狀、拉錐長度以及入射脈衝參數對輸出超連續譜光譜範圍和光譜平坦度的影響；（2）在實驗上實現摻鐿光纖的拉錐，並在較寬光譜範圍內對拉錐摻鐿光纖進行色散測量，實現拉錐摻鐿光纖中藍移色散波與紅移孤子的群速度匹配；（3） 在實驗上實現拉錐摻鐿光纖放大器輸出能夠向短波和長波兩個方向同時展寬的超連續譜，研究拉錐對摻鐿光纖中非線性效應、轉換效率、模式以及泵浦光傾瀉的影響；（4）研究拉錐對摻鐿光纖輸出超連續譜光束質量的影響，為提高超連續譜的光束質量提供一種解決方案。

結題摘要

項目背景及科學意義： 光纖放大器輸出超連續譜方案相對傳統“雷射器+光子晶體光纖”方案而言優勢顯著，該方案系統結構簡單、效率高、輸出功率高，但該方案存在的局限一是產生的超連續譜只能向長波方向展寬，無法向短波方向展寬；二是輸出超連續譜的光束質量較差；三是產生超連續譜的閾值較高。本項目就是針對摻鐿光纖放大器輸出超連續譜方案中存在的上述局限，把拉錐技術套用到該方案中，創新性提出基於拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜方案，對於進一步豐富光纖放大器輸出超連續譜的研究內容具有重要的科學意義。 主要研究內容：本項目開展基於拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的關鍵技術研究，依託實驗室已有的光纖後處理技術平台、高功率摻鐿光纖放大器平台以及光纖色散測量平台，主要開展以下幾個方面的研究：一是拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的數值模擬，二是摻鐿光纖的拉錐及其色散參數測量，三是拉錐摻鐿光纖放大器中超連續譜的產生。 重要結果： 1、在理論模型和數值仿真方面，以瞬態速率方程和廣義非線性薛丁格方程為基礎，建立了適用於拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜的理論模型，該模型可以數值模擬拉錐形狀、拉錐長度以及不同入射脈衝條件等對拉錐摻鐿光纖放大器輸出超連續譜光譜範圍和光譜平坦度的影響，該部分工作已發表在光學頂級期刊《Optics Express》上。2、在實驗方面，搭建了四級主振盪功率放大系統，對比研究了皮秒和納秒脈衝在摻鐿光纖放大器中產生超連續譜的不同，實驗結果表明：在摻鐿光纖放大器中，納秒脈衝比皮秒脈衝更有利於超連續譜的產生，相關內容已發表在《Chinese Physics B》 雜誌上。3、從實驗的角度驗證了拉錐摻鐿光纖放大器中產生可見光超連續譜的可能性。搭建了三級主振盪功率放大系統，通過合理設定拉錐參數，在四波混頻的作用下，拉錐摻鐿光纖放大器可以實現可見光波段超連續譜的產生，該部分相關內容已獲得國防專利授權。