振幅调制连续光产生高功率超短脉冲串的研究

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近年来,超短脉冲串的应用得到人们的重视,并且高功率的超短脉冲串在很多领域尤其是光通信领域中的应用越来越广泛,但是平均功率受限以及能量的低利用率,限制了这些超短脉冲串的应用。脉冲激光的平均功率取决于单脉冲的能量和重复频率,而单脉冲峰值功率受到非线性效应、光损伤等因素的限制难以提高,所以增加超短脉冲串的重复频率是实现高平均功率超短脉冲串的一条有效途径,本文研究超短脉冲串的产生方法以及各个初始参量对于最终输出结果的影响,并取得了如下主要成果:首先,在噪声环境下研究不同的泵浦条件下产生超连续谱的时域结构,分析不同的脉冲串产生方法,并得到以下结论:对于长脉冲与连续光泵浦在光纤反常色散区域内,形成超连续谱的主要因素是调制不稳定性对微扰的放大过程,噪声的随机性造成输出脉冲串结构具有随机孤子参数,然而人为引入振幅调制可以克服噪声影响产生规则的时域脉冲串结构。短脉冲泵浦在光纤反常色散区域内,主要是由于孤子分裂效应形成重复率与泵浦频率相等的脉冲串,而脉冲泵浦在正常色散区内同样可形成规则脉冲串。其次,重点分析振幅调制的连续光传输模型,对于初始加入调制的连续光的时域与频域的特性图进行系统分析,并对该模型传输过程进行数值模拟,系统的研究梳状频谱的产生过程以及时域规则脉冲串的演化过程,对高功率超短脉冲串的产生进行量化分析,分别研究各输入参数:泵浦功率,调制深度,调制频率,以及光纤参数包括非线性系数、群速度色散系数等对高功率超短脉冲串输出特性的影响规律。为了综合考量各参数对泵浦效率的影响,便于光纤参数和调制参数的选择,引入归一化调制频率。研究结果表明:选择具有小非线性及较大群速度色散的光纤,适当增加调制频率和调制深度,都可以在保证高平均功率输出的同时获得相对高的泵浦效率,而较小泵浦功率则有利于能量提取。整个量化分析过程使我们更加明确了各个参量对输出的影响特性,同时归化调制频率的引入将各个参量与泵浦效率的依赖关系更加明确化,更有利于我们选取合适的泵浦条件,实现高效率泵浦,对高功率的超短脉冲串的产生有一定的理论指导意义。
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