多芯光子晶體光纖飛秒激光系統(tǒng)及其在頻率變換中的應(yīng)用.pdf

1、光纖激光器以其結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾性好、光束質(zhì)量高等優(yōu)勢成為近幾年來超快激光技術(shù)的研究熱點(diǎn)。但是傳統(tǒng)光纖纖芯模場面積較小，光纖激光器的功率提升受到非線性的嚴(yán)重限制。本論文以提升光纖激光器和放大器的性能為宗旨，圍繞多芯光子晶體光纖展開了系統(tǒng)研究。數(shù)值模擬了多芯光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)和模式特性，實(shí)驗(yàn)建立了基于多芯光子晶體光纖的鎖模激光器和放大器，并開展了高功率飛秒激光器在頻率變換中的應(yīng)用研究。論文主要工作如下：
　　 1、首次提出并設(shè)計(jì)了一

2、種混合型多芯光子晶體光纖，實(shí)現(xiàn)了同相位超模模式整形并且遠(yuǎn)場保持高斯分布。同時(shí)，此光纖的同相位超模在任何功率水平下都具有最高的增益系數(shù)，為克服現(xiàn)有多芯光子晶體光纖同相位超模選取困難提供了一個(gè)新的技術(shù)途徑。
　　 2、基于摻鐿18芯大模場面積光子晶體光纖，建立了全正色散鎖模的光纖激光器，首次實(shí)現(xiàn)了多芯光子晶體光纖激光器的鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)。獲得了3.3W的高平均功率鎖模脈沖輸出，噪聲的抑制比達(dá)到70 dB；通過在腔內(nèi)引入多通鏡，將單脈沖能量提

3、升至180nJ，脈沖寬度經(jīng)腔外光柵對壓縮為690fs。
　　 3、利用摻鐿保偏大模場面積光子晶體光纖和7芯光子晶體光纖，建立了飛秒激光二級放大系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了飛秒激光在多芯光子晶體光纖中的放大傳輸。獲得了平均功率24 W，重復(fù)頻率1MHz，經(jīng)光柵對壓縮后脈沖寬度110 fs，脈沖峰值功率150 MW的脈沖輸出，該峰值功率為基于非線性放大原理的光纖放大器最高值。基于18芯光子晶體光纖，獲得了平均功率50 W，重復(fù)頻率50 MHz，

4、經(jīng)光柵對壓縮后脈沖寬度為80fs的脈沖輸出。并建立數(shù)值模型分析了多芯光纖實(shí)現(xiàn)相位自鎖定的機(jī)理。
　　 4、基于摻鐿大模場面積光子晶體光纖飛秒激光放大器，并將傳統(tǒng)單模光纖與高非線性光子晶體光纖低損耗熔接，大大提高了超連續(xù)光譜的功率。產(chǎn)生了6.2 W的超連續(xù)光譜，這是當(dāng)時(shí)基于飛秒激光產(chǎn)生的最高超連續(xù)光譜功率。
　　 5、提出并實(shí)現(xiàn)利用光學(xué)晶體和光子晶體光纖作為非線性介質(zhì)，對高功率飛秒激光脈沖進(jìn)行可調(diào)諧頻率變換的一種新技術(shù)。在