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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 光纤激光器特点 1

1.3 包层泵浦技术 2

1.3.1 双包层光纤结构 3

1.3.2 双包层光纤特性 3

1.3.3 包层泵浦技术耦合方式 4

1.3.4 包层泵浦技术发展现状 6

1.4 光子晶体光纤 7

1.4.1 光子晶体光纤工作原理、结构和工艺 7

1.4.2 光子晶体光纤特性 8

1.4.3 光子晶体光纤发展现状 10

1.5 光纤激光器技术发展概述 11

1.6 光纤激光器分类 13

参考文献 14

第2章 光纤无源器件 18

2.1 光纤的连接与耦合 18

2.1.1 光纤固定接头 18

2.1.2 光纤活动连接器 19

2.1.3 光纤连接器性能参数 20

2.2 光纤耦合器 21

2.2.1 熔融拉锥型全光纤耦合器 21

2.2.2 常见光纤耦合器 22

2.2.3 光纤耦合器性能参数 23

2.3 偏振控制器 24

2.3.1 常见偏振控制器 24

2.3.2 常见偏振控制器性能参数 25

2.4 光衰减器 26

2.4.1 常见光衰减器 26

2.4.2 光衰减器性能参数 26

2.5 光隔离器与光环行器 27

2.5.1 光隔离器 27

2.5.2 光环行器 28

2.5.3 光隔离器和光环行器性能指标 28

2.6 光纤光栅和光滤波器 29

2.6.1 光纤光栅 29

2.6.2 光滤波器 30

2.7 光波分复用和解复用器 31

2.7.1 光波分复用和解复用器的结构原理 31

2.7.2 光波分复用和解复用器的性能参数 33

参考文献 33

第3章 光纤激光器基本原理 35

3.1 激光理论基础 35

3.1.1 黑体辐射的普朗克公式 35

3.1.2 光的吸收和发射 36

3.2 激光产生的条件 39

3.2.1 线形腔 39

3.2.2 环形腔 41

3.3 激光器锁模原理 42

3.3.1 主动锁模 45

3.3.2 被动锁模 47

3.4 超短脉冲压缩技术 55

3.4.1 自相位调制 56

3.4.2 群速度色散 57

3.4.3 色散补偿 58

3.4.4 锁模光纤激光器腔形比较 59

3.5 锁模光纤激光器新发展 60

3.5.1 高重复频率飞秒光纤激光器 60

3.5.2 多波长锁模光纤激光器 60

3.5.3 展宽脉冲锁模光纤激光器 61

参考文献 61

第4章 掺铒光纤激光器 64

4.1 掺铒光纤激光器工作原理 64

4.1.1 掺铒光纤 64

4.1.2 泵浦特性及阈值特性 65

4.1.3 泵浦源的选择 66

4.2 非线性偏振旋转锁模实验研究 66

4.2.1 实验装置及测量系统 66

4.2.2 锁模脉冲的产生 68

4.2.3 双峰值波长锁模脉冲的获得 70

4.2.4 高单脉冲能量锁模脉冲的获得 70

4.3 偏振控制可调谐掺铒光纤激光器 73

4.3.1 锁模光纤激光器连续工作状态下的可调谐实验 73

4.3.2 偏振控制可调谐光纤激光器理论研究 75

4.3.3 偏振控制可调谐光纤激光器实验研究 77

4.4 被动锁模光纤激光器多脉冲演化及其机理探讨 79

4.4.1 多孤子脉冲之间的演化 80

4.4.2 多脉冲形成的物理机制 84

4.5 暗孤子 87

4.5.1 暗孤子的历史背景 87

4.5.2 孤子的介绍 87

4.5.3 时间暗孤子的发展现状 89

4.6 掺铒环形激光器产生暗孤子的理论研究 90

4.6.1 暗孤子的理论模型 90

4.6.2 暗孤子族的理论研究 96

4.7 掺铒环形光纤激光器中暗孤子族产生的实验研究 101

4.7.1 掺铒环形激光器的实验装置 101

4.7.2 掺铒环形激光器产生暗孤子族的实验 102

参考文献 105

第5章 掺镱光纤激光器 109

5.1 掺镱光纤及其特点 109

5.2 掺镱光纤振荡器和放大器发展 111

5.2.1 掺镱光纤振荡器 111

5.2.2 掺镱光纤放大器 113

5.3 掺镱光纤激光器 114

5.3.1 泵浦波长选择 114

5.3.2 腔体结构选择 114

5.3.3 色散补偿元件选择 115

5.4 掺镱光纤激光器理论研究 116

5.4.1 掺镱光纤环形腔激光器附加脉冲锁模理论分析 116

5.4.2 双包层掺镱光纤形成超短脉冲数值模拟 120

5.5 腔外压缩超短脉冲掺镱光纤激光器实验研究 124

5.5.1 超短脉冲掺镱光纤振荡器实验研究 124

5.5.2 超短脉冲掺镱光纤放大器实验研究 130

5.6 飞秒掺镱光纤激光器实验研究 134

5.6.1 飞秒掺镱光纤激光器的稳定锁模输出 135

5.6.2 超短脉冲掺镱光纤激光器的波长调谐输出 137

5.7 超短脉冲掺镱光纤激光器稳定性分析 140

5.8 腔内压缩超短脉冲掺镱光纤激光器实验研究 141

5.8.1 实验原理和装置 142

5.8.2 锁模脉冲的输出 143

5.8.3 锁模脉冲底座产生的原因及消除的办法 145

5.8.4 压缩器不平行度对色散的影响 149

5.8.5 全光纤超短脉冲掺镱光纤激光器 152

5.9 掺镱双包层光纤绿色荧光分析 154

5.9.1 普通单模光纤与掺镱双包层光纤耦合实验装置及结果 155

5.9.2 掺镱双包层光纤中的绿光荧光理论分析 156

参考文献 157

第6章 混沌光纤激光器 162

6.1 光学混沌的研究进展 162

6.2 掺铒光纤激光器混沌的研究进展 163

6.2.1 重掺杂掺铒光纤激光器 164

6.2.2 单模环形腔模型 164

6.2.3 非线性偏振旋转锁模进入脉冲混沌 165

6.2.4 带反馈的非线性光纤环形镜产生混沌 166

6.2.5 掺铒光纤环形激光器利用非线性克尔效应产生混沌模型 166

6.3 掺铒光纤环形激光器产生混沌理论模型 167

6.4 掺铒光纤环形激光器混沌带宽特性数值研究 174

6.4.1 掺铒光纤环形激光器利用非线性克尔效应产生混沌的过程 174

6.4.2 非线性系数对动态特性的影响 176

6.4.3 非线性相移对混沌带宽的影响 177

6.4.4 混沌带宽机理分析 182

6.5 掺铒光纤环形激光器产生混沌的实验验证 184

6.5.1 实验装置 184

6.5.2 混沌产生的实验结果及分析 185

6.5.3 多波长混沌产生的实验结果及分析 187

6.6 “8”字形掺铒光纤激光器混沌产生的理论研究 191

6.6.1 “8”字形掺铒光纤激光器产生混沌的理论模型 191

6.6.2 “8”字形掺铒光纤激光器混沌产生的数值模拟 193

6.6.3 外光注入的“8”字形腔的混沌输出的数值模拟 196

6.7 “8”字形掺铒光纤激光器产生混沌的实验研究 199

6.7.1 “8”字形掺铒光纤激光器混沌产生的实验装置 199

6.7.2 “8”字形掺铒光纤激光器混沌产生的实验结果及分析 200

6.7.3 附加光纤环的“8”字形掺铒光纤激光器混沌产生的实验研究 205

6.7.4 外光注入的“8”字形腔产生混沌的实验研究 208

6.8 被动锁模光纤激光器峰值周期性变化输出及其机理探讨 211

6.8.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器的理论模型 211

6.8.2 改变泵浦功率实现脉冲序列周期性变化 214

6.8.3 改变控制器实现脉冲序列周期性变化 217

6.8.4 脉冲幅值周期性变化的物理机制的探讨 218

参考文献 221