摻鉍光纖雷射器的特性研究

《摻鉍光纖雷射器的特性研究》是依託華南師範大學，由徐文成擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：摻鉍光纖雷射器的特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐文成
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

摻鉍光纖雷射器由於能夠在超寬頻增益範圍內（1100-1600nm）激射，在通信、醫學及航天等領域有著重要的套用，是近年來光纖雷射領域中最具前沿的研究熱點之一。針對目前對摻鉍光纖雷射器的研究主要集中在單波長連續波和皮秒鎖模脈衝方面，本項目擬對摻鉍光纖雷射器做以下方面研究：1. 多波長連續波摻鉍光纖雷射器的研究，主要研究其室溫穩定性及可調諧特性。2. 被動鎖模摻鉍光纖雷射器的研究，主要研究基於新型腔結構設計的飛秒脈衝鎖模摻鉍光纖雷射器；基於光纖弱雙折射濾波效應的可調諧飛秒鎖模脈衝輸出以及雷射腔的總色散值對鎖模脈衝動力學過程的影響。本項目旨在研究摻鉍光纖雷射器多波長連續波及鎖模脈衝的輸出特性，弄清楚多波長輸出的室溫穩定性和鎖模脈衝的動力學過程，並且獲得可調諧多波長連續波和飛秒鎖模脈衝輸出。本項目的開展，不僅能加深對摻鉍光纖雷射器物理特性的理解，而且對光纖雷射技術的發展具有重要的意義。

結題摘要

本項目主要研究摻鉍光纖雷射器多波長連續波及被動鎖模超短脈衝的輸出特性，揭示其內在的物理機制。在本項目的資助下，我們圍繞著摻鉍光纖雷射的輸出特性及其性能的提高開展研究工作，所取得的主要成果可以概括為以下幾方面：（1）抑制模式競爭：為實現室溫穩定的多波長摻鉍光纖雷射輸出，抑制增益光纖的模式競爭至關重要。我們針對摻鉍光纖的模式競爭特點，首次提出了利用可飽和吸收體來增強腔內偏振相關損耗效應來抑制模式競爭，並在短腔長緊湊結構中實現了多波長室溫穩定輸出。（2）梳狀濾波器的研製：針對實現多波長可調諧摻鉍光纖雷射器的關鍵器件梳狀濾波器進行了研究。研製了幾種基於偏振態調節或耦合比控制的馬赫-曾德新型可調諧梳狀濾波器，其中包括間隔可調諧、波長可開關等多種功能。此外，我們還研究了腔內弱雙折射引起的寬頻可調諧濾波效應，此結果可用於獲得多波長摻鉍光纖雷射器的大範圍波段可調諧輸出。（3）摻鉍鎖模光纖雷射器的研製：首次利用非線性偏振旋轉技術在摻鉍光纖雷射器中獲得了鎖模脈衝輸出，並通過調節腔內偏振控制器，實現了雙波長被動鎖模脈衝可調諧輸出，雙波長鎖模脈衝範圍可以從2.38 nm至 20.45 nm內靈活可調。（4）摻鉍光纖雷射器中孤子非線性現象研究：我們系統研究了光纖雷射器中耗散孤子及耗散孤子共振等非線性現象，並通過最佳化雷射器結構，率先在被動鎖模摻鉍光纖雷射器中實現了矩形鎖模光譜的耗散孤子運轉，鎖模脈衝的3dB 頻寬達到10nm以上；同時，我們還將雷射腔內弱雙折射效應引起的濾波效套用於被動鎖模摻鉍光纖雷射器，獲得了超過50nm範圍的寬頻可調諧耗散孤子輸出。此外，我們還研究了光纖雷射器中耗散孤子共振脈衝的動力學特性。（5）雷射器結構參數對脈衝演化的影響：為了使光纖雷射器的輸出更具有靈活性，我們還研究了雷射腔參數的動態調整對鎖模脈衝輸出特性的影響，實驗證明在一定的條件下能夠實現常規鎖模脈衝和耗散孤子共振脈衝動態可切換操作，這為超大能量脈衝的摻鉍雷射器研製奠定了基礎。