一、NOLM对超短光孤子传输中高阶色散的抑制（论文文献综述）
李国儒[1]（2021）在《基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究》文中研究说明21世纪是一个光的时代,在众多光学领域中,光纤激光技术是发展最为迅速而且也是最有发展前景的技术之一。光纤激光应用领域涵盖了工业加工、医疗、光通信以及国防等众多方面。光纤激光器具有独特的细纤芯和双包层结构,使得谐振腔内部具有强烈的非线性效应,如自相位调制、交叉相位调制、受激拉曼散射和受激布里渊散射等,这使得脉冲光纤激光器可以作为一种探索不同调制方式产生脉冲及其动力学过程的理想研究平台。光纤激光器在色散和非线性效应的作用下产生了众多有趣的物理现象,如光孤子、束缚态孤子、怪力波和方波脉冲等,研究这些物理现象的形成机制对于深入理解光纤激光器中的超快动力学有着重要意义。2004年研究人员成功地利用机械剥离方法制备出单层石墨烯,自此打开了探索二维材料应用的大门。由于二维材料具有与块状同类物质大不相同的光学、电子和机械特性,引起人们极大的关注,尤其是其低维特性以及独特的非线性光学性能。目前已经被广泛地用于制作高效、紧凑、宽带调谐的光电和光子器件,例如宽带全光调制器、光频率转换和脉冲激光产生等。近年来,一些带隙易于调节的新型二维材料引起了研究人员的极大兴趣,如三元素过渡金属硫化物和过渡金属碳化物。本论文利用新型三元素过渡金属硫化物钼硫硒（MoSSe）和过渡金属碳化物（MXenes）可饱和吸收体,以近红外光纤激光器为载体,研究了不同调制技术下的脉冲输出特性。并且探索了基于不同种类的MXenes可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器,系统地分析了不同饱和参数的饱和吸收体对输出脉冲类型的影响,深入地研究了光孤子、束缚态孤子及谐波锁模和方波脉冲的产生机制,对于进一步拓宽基于二维材料饱和吸收体的光纤激光器应用领域具有非常重要的科学价值。具体内容如下:1、利用机械剥离法制备出MoSSe可饱和吸收体,并将其插入掺铒光纤激光器中实现了稳定的1532.2nm和1532.8 nm双波长被动调Q脉冲输出。当泵浦功率从167 mW增加到350 mW时,重复频率从50 kHz增加到90 kHz,脉冲宽度从2.81 μs减少到1.78 μs。最大单脉冲能量为257 nJ,峰值功率为145 mW。信噪比为50 dB,表明基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器具有良好的长期稳定性,实验结果显示MoSSe相比于双元素过渡金属硫化物抗损伤阈值较高,可以作为高能量脉冲光纤激光器的潜在候选材料。此外我们将一种新型的声光晶体器件—α-BaTeMo209（α-BTM）应用到掺镱光纤激光器中,实现了重频10-50kHz的调Q脉冲输出,在重频为10kHz,泵浦功率为410mW时获得了最窄为167 ns的脉冲,对应的最大峰值功率为1.66 W,为光纤激光器提供了一种性能优异的声光器件。2、利用机械剥离法制备出V2CTx和Ta2(CTx纳米片,并将纳米片与锥形光纤相结合,使用光沉积法成功制备了 V2CTx和Ta2CTx可饱和吸收体,搭建了 Z扫描系统对V2CTx和Ta2CTx纳米片进行了非线性光学表征,大的非线性系数被证明有利于光与材料的相互作用,并且还利用Ⅰ扫描获得了可饱和吸收体在1.0μm和1.5 μm的饱和参数。将其应用到掺镱和掺铒光纤激光器中,分别实现了耗散孤子和传统孤子锁模脉冲输出。同时分析了 Kelly边带和耗散孤子陡峭沿光谱的形成机制。3、利用磁控溅射沉积法分别制备了 W2C纳米片和基于锥形光纤的W2C可饱和吸收体,利用开孔和闭孔Z扫描技术对其非线性吸收系数和非线性折射率进行了表征,同时搭建Ⅰ扫描系统测量了饱和吸收体在1.0 μm和1.5μm处的参数,W2C可饱和吸收体在1.5 μm处调制深度仅为2.1%。将基于锥形光纤结构的W2C可饱和吸收体应用到较长腔长的掺铒光纤激光器中,成功实现了多孤子脉冲。在泵浦功率增加过程中,孤子脉冲数目由9个增加到最多36个,因为相邻脉冲间隔不固定,实验中实现的是松散型束缚态孤子脉冲,研究表明峰值功率钳制效应在孤子形成过程中起到了主要作用,饱和吸收体大的非线性系数,小的调制深度以及激光器较长的腔长均有利于多孤子脉冲的产生。此外利用Ta2CTx可饱和吸收体在掺铒光纤激光器中实现了最高阶数为6阶的谐波锁模,Ta2(CTx可饱和吸收体在1.5 μm处的调制深度为4.5%,在色散波和增益损耗及恢复的作用下实现了谐波锁模运转。4、利用磁控溅射沉积法分别制备了 Nb2C纳米片和基于锥形光纤的Nb2C可饱和吸收体,搭建了 Z扫描和Ⅰ扫描系统对其非线性光学特性进行了表征,在1.0 μm和1.5 μm波段观察到了反饱和吸收效应,该效应被证明有利于方波脉冲的产生。将饱和吸收体分别插入掺镱和掺铒光纤激光器中实现了方波脉冲输出,脉冲宽度从0.652 ns到1.616 ns和从0.33 ns到2.061 ns可调。此外搭建了非线性偏振旋转和非线性放大环形镜锁模光纤激光器,除了在2.0 μm波段均实现了方波锁模脉冲输出。通过实验对比进一步得出结论,反饱和吸收效应在将双曲正割形脉冲整形为方波脉冲的过程中起着重要作用。在掺铥非线性放大环形镜光纤激光器中实现了 h型脉冲输出,其特性产生机制与方波脉冲相似。
张戌艳[2]（2021）在《光学模数转换器关键技术研究》文中研究表明宽带、高速、高精度模数转换器（Analog-to-Digital Convertor,ADC）在超宽带雷达系统、电子对抗、无线通信和宽带信号实时探测等领域有着极其重要的应用。传统电子ADC的采样速率已有较大的提升,但受集成材料特性的限制,其模拟带宽和时间抖动的性能都接近局限。光学ADC利用光学技术在超高速、超宽带、超低时间抖动方面的优势,有望同时实现高采样速率、大模拟带宽和高量化精度。本文围绕光学ADC存在的关键技术问题开展了理论和实验研究,并将光学ADC扩展应用于微波光子频率测量。主要研究内容如下:（1）针对如何有效提升光采样速率、增大模拟带宽,研究了一种基于无腔光源和光学下变频采样的光学ADC。利用强度调制器级联相位调制器和单模光纤的无谐振腔型结构产生时间抖动低、重复频率高且灵活可调的近似无啁啾超短光脉冲,并对输入宽带模拟信号进行光学下变频采样,随后利用低速电子ADC进行量化和编码。通过数值仿真和实验验证本方案的可行性,产生重复频率为3GHz的近似无啁啾超短光脉冲,并对40GHz微波信号进行光学模数转换。此外,将基于无腔光源的光学ADC应用于宽带高精度微波频率测量。三个重频和中心波长均不相同的无腔光源通过波分复用结构合成一路对待测微波信号进行下变频采样,将数字化获得的三组相互独立的中频信号进行频率恢复计算,最终实现宽带微波信号频率的高精度测量,并完成了实验验证。通过利用采样速率分别为2.99GS/s、3.07GS/s和3.10GS/s的三个光学ADC实现频率范围40GHz的无盲区测量,且测频误差、频谱分辨率分别达到±5k Hz和10k Hz。（2）针对如何有效增大光采样速率并避免光学采样和电学量化之间速率失配的关键问题,研究了一种基于无腔光源和并行多路时分交织电学量化技术的光学ADC。无腔光源输出的高重频、低时间抖动超短光脉冲先对宽带模拟信号进行下变频采样,再通过基于高速电光开关的时分解复用技术进行降速预处理,降速后的每一路光脉冲依次通过光电转换、抗混叠滤波以及低速电子ADC数字化获得下变频信号,最后在数字域内将多路并行信号时间交织拼接。对本方案进行数值仿真以及实验验证。实验中,无腔光源产生重频为8GHz、脉宽为5.7ps的超短光脉冲,并对40GHz模拟信号进行光学下变频采样,随后通过高速电光开关时分解复用为两路速率为4GS/s的光脉冲,最后经过量化编码、时间交织拼接后有效位数超过5.6bits。（3）为了充分发挥光学采样的优势,同时克服电学量化的速率限制,提出了两种基于孤子自频移和啁啾补偿的超快全光量化方案。借助反射环路,提出一种高精度全光量化方案,通过双向利用n段单模光纤和n段高非线性光纤,实现了单级孤子自频移以及（2n-1）级基于正负啁啾补偿的梳状光谱压缩。相比传统单向结构,本方案在简化系统结构的同时,大大提高了光谱压缩比和量化精度。该方案还进行了数值仿真和实验验证,证实了n=2的可行性。实验结果表明,在自频移范围1580.0-1672.2nm内,本方案实现了三级光谱压缩并获得6.2bits量化精度,比传统单向结构的高1.2bits。在此基础上,提出了一种基于Sagnac环的低基座全光量化方案,利用单模光纤以及一个由耦合比不为1的光耦合器和高非线性光纤构成的Sagnac环,依次通过反常群速度色散（Group-Velocity Dispersion,GVD）效应和功率相关滤波效应,窄化了单级梳状光谱压缩输出的脉冲光谱,同时避免因啁啾补偿不完整而产生的基座,提高系统量化精度和后续编码准确性。（4）针对基于啁啾补偿的光谱压缩方案中光纤组合固定且体积大的问题,提出了一种基于孤子自频移和时间相关滤波的超快全光量化方案。利用色散光纤的群速度色散效应将自频移后光脉冲的波长信息映射到时域,再利用非线性偏振旋转（Nonlinear Polarization Rotation,NPR）等效可饱和吸收体的功率相关滤波效应,使功率较低的脉冲前后沿（对应长、短波长成分）被大部分滤除、功率较高的脉冲中心（对应中心波长成分）近乎无损输出,实现时间相关滤波效果,窄化了自频移后脉冲光谱,从而提高系统量化精度。本方案还进行了数值仿真和实验验证。仿真结果表明本方案对色散光纤长度和色散符号均具有较强包容性,且在输入脉冲峰值功率或偏振控制器偏振状态变化的情况下仍能获得稳定光谱压缩效果。实验中,在100nm自频移范围内,压缩后光谱平均宽度约1.65nm,量化精度达到5.95bits,对比相同光纤结构的传统光谱压缩方案,量化精度提高了1.13bits。
何鑫[3]（2020）在《用于深层生物组织多光子成像的飞秒光纤激光器研究》文中提出近年来,基于超短脉冲激光技术的迅速发展,多光子成像技术得到了广泛关注并被成功地应用到生物学、医药科学、纳米材料科学以及相关基础科学等领域。多光子成像系统具有成像深度深、光损伤小、空间分辨率高、荧光收集率高等诸多优点,而激光光源是影响系统成像性能的关键之一。目前应用于多光子成像系统的光源种类较多,其中以超短脉冲光纤光源较为突出,由于它具有结构紧凑、价格低廉、性能优良等优点,对多光子成像系统的前沿应用及产品转化都有着十分重要的意义。同时,多光子成像系统在成像应用过程中也对超短脉冲光纤激光源提出了更高的要求,其中在对生物组织成像过程中,要求研制满足深层生物组织成像的激光光源。本论文主要开展了用于深层生物多光子成像的超短脉冲光纤激光器的研究:掺铒和掺镱飞秒光纤激光的产生,以及1.7μm波段飞秒光纤激光产生的研究,同时进行了细胞组织等生物样品的制备及染色研究。本论文的主要研究内容与创新简述如下:1.基于不同锁模机制,研制了1.5μm全光纤掺铒飞秒激光器。搭建了基于碳纳米管可饱和吸收体的掺铒飞秒光纤激光器,其中心波长1560 nm,光谱宽度5.5 nm,重复频率～33.4 MHz,平均功率10 m W,脉冲宽度550 fs;为了进一步提升激光器的稳定性,搭建了基于非线性放大环形镜的全保偏掺铒飞秒光纤激光器,其中心波长1560 nm,光谱带宽18 nm,重复频率102 MHz,脉冲宽度180 fs,平均功率64 m W,并通过自制全保偏光纤放大器对功率进行了放大,输出功率可达285m W,脉冲宽度～60 fs,该系统采用全保偏光纤搭建,具有较好的稳定性和优良的锁模启动特性,适合作为光源,满足多种应用需求。同时,开展了掺铒飞秒光纤激光在光学频率梳中的实际应用研究。2.基于光纤孤子自频移效应,首次搭建了1.7μm全保偏光纤飞秒激光器。通过理论模拟分析了泵浦激光参数和光纤参数对孤子自频移效应的影响,在此基础上,利用自制的1.5μm全保偏掺铒飞秒光纤激光作为泵浦激光,采用460 m普通保偏光纤为孤子自频移模块,实现了1.7μm全保偏飞秒光纤激光输出,其平均功率35 m W,中心波长1.7μm,脉冲宽度368 fs,光光转换效率66%。本系统采用全光纤设计,结构紧凑,性能稳定可靠。3.采用非线性偏振旋转锁模技术,研制了1.0μm掺镱飞秒光纤激光器,首次观察到了耗散孤子束缚态现象。首先搭建了全正色散掺镱飞秒光纤激光器,其中心波长1047 nm,光谱带宽15 nm,脉冲宽度10.7 ps,经腔外光栅对压缩,脉冲宽度最短可达到200 fs,首次在实验中观察到了稳定的耗散孤子束缚态;其次,为了获得更短的脉冲,在全正色散掺镱飞秒光纤激光器的基础上,通过在腔内加入光栅对进行色散管理,搭建了色散管理型掺镱飞秒激光器,其平均功率80 m W,光谱带宽50 nm,重复频率50MHz,腔外压缩后脉冲宽度56 fs,该1.0μm波段飞秒激光器性能稳定,结构紧凑,可以作为后续研究1.3μm飞秒激光的种子源。4.制备了生物样品,并用荧光显微镜开展了成像研究。首先制备了大鼠脑片,应用尼氏染色法染色脑片神经细胞,并对细胞形态进行成像;其次,手术获得大鼠原代神经元,采用荧光染色剂鬼笔环肽染色神经元,并对神经细胞骨架结构进行成像;另外,完成了成纤维活细胞的培养,并利用荧光成像技术追踪炎症条件下细胞的动态变化,发现了NF-κB在给予TNF-α刺激后有出入细胞核的现象。上述工作为新搭建的深层生物多光子成像系统的成像能力调试和应用做必要的前期工作。
郭延琛[4]（2020）在《有机液芯光子晶体光纤设计及超连续谱产生的研究》文中指出超连续谱（Supercontinuum,SC）具有谱宽大、功率密度高、相干性好等优良特性,在通信、医疗、测量等领域具有广泛的应用。随着科学研究的发展,人们对SC的性能提出了更多的要求。光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）因为具有无限单模传输、增强的模场束缚、可调的色散和非线性等优异特性,被认为是产生SC的理想介质。近年来,在PCF纤芯中填充液体引起了人们广泛的关注,一些有机液体,例如硝基苯、甲苯,在近红外区具有良好的传输特性,并且具有合适的线性折射率和高的非线性系数,因此它们被考虑作为填充PCF纤芯的理想液体。本文研究、设计了有机液芯PCF,并利用其研究了 SC的产生及应用,主要研究工作及成果如下:1.研究了硝基苯纤芯PCF的传输特性,设计了具有全正色散的硝基苯纤芯PCF。仿真结果表明:该光纤在1560 nm波长处的非线性系数高达1.43 W-1m-1,比传统的石英PCF的非线性系数大100倍。2.研究了全正色散情况下不同光纤长度对SC的影响,仿真并得出光纤长度越长SC就越宽。研究了泵浦波长、光脉冲宽度和峰值功率对SC的影响,仿真并得出泵浦波长越长、光脉冲宽度越窄、峰值功率越高,SC就越宽。利用上述结果,产生了 1 μm-2.3 μm范围内高相干的SC,并分析了噪声对SC的影响,基于此SC产生了倍频程、平坦的光频梳（Optical frequency comb,OFC）。3.研究了甲苯纤芯PCF的传输特性,设计了具有近零平坦色散的甲苯纤芯PCF,并研究了在光纤反常色散区的近零色散波长泵浦时,慢非线性对其SC相干性的影响,仿真结果表明:慢非线性会通过影响孤子分裂效应而提高SC的相干性。4.研究了反常色散情况下不同光纤长度对SC的影响,仿真并得出光纤长度越长SC就越宽。研究了泵浦波长、光脉冲宽度和峰值功率对SC的影响,仿真并得出泵浦波长越长、光脉冲宽度越窄、峰值功率越高,SC就越宽。利用上述结果,产生了 1.1 μm-2.1 μm范围内高相干的SC,并研究了噪声对SC的影响,基于此SC产生了倍频程、平坦的OFC。本文利用有机液体的高非线性和慢非线性,仿真研究了 SC的产生及应用。相关的研究及成果丰富了 SC的研究、产生技术。高相干、倍频程SC的产生对非线性光学的研究及应用具有重要的推动作用。
杜岳卿[5]（2020）在《锁模光纤激光器新颖非线性动力学行为的理论和实验探究》文中研究表明超快光纤激光器在光通信系统、激光材料加工、生物医学和光学精密计量等领域具有重要的应用价值。作为一个典型的非线性耗散系统,超快光纤激光器也是一个研究光波非线性行为的良好平台。尽管伺服反馈系统可以用来克服外部扰动对激光器稳态运转的影响,然而当激光器的参数偏离稳态锁模运转条件较远时,光脉冲仍不可避免地会在诸多激光器内部因素共同作用下发生非线性演化。激光器中光孤子的非线性行为的复杂性和具体物理机制尚待更加深入和详细的探究,这对于更好地设计超快光纤激光器、理解超快激光物理中的非线性现象具有重要意义。本论文从理论模拟和实验探究两个方面,对超快光纤激光器中的孤子非线性行为进行了详细和深入的研究。本论文的主要内容包括:（1）研究了超快光纤激光器中色散波与孤子相互作用的动力学行为。首次实验观测到了连续波诱导的共振色散波辐射,并提出与实验结果相符的相位匹配条件;理论模拟了传统孤子光纤激光器中孤子光谱的凹陷型Kelly边带的形成机制;实验观测到了尖锐Kelly边带的展宽现象,通过理论模拟揭示了边带展宽的原因是由于色散波波长的105Hz量级的快速振荡;基于理论模拟,发现了耗散孤子的共振色散波,并提出了与数值模拟结果一致的相位匹配公式。丰富了激光器中色散波与孤子相互作用的理论和现象,对激光器的稳定性优化设计提供了一定的理论依据。（2）基于耦合金兹堡朗道方程的数值模拟,研究了光纤激光器中矢量孤子的偏振演化特性。探究了在光纤激光器中的矢量孤子偏振态的快轴不稳定性;研究了双脉冲构成的孤子分子的偏振态演化特性以及两个正交偏振分量的分子振动特性,探究了激光器线性双折射和泵浦强度对于产生的孤子分子的偏振态的影响和调控。加深了对超快激光器偏振态的演化过程的理解,对利用和控制超短脉冲偏振态具有重要意义。（3）理论模拟并探究了超快光纤激光器中高阶孤子演化特性。提出了一种高阶孤子色散管理激光器结构,此结构可直接输出时域宽度小于40飞秒的变换极限锁模脉冲;分析了传统孤子光纤激光器中当脉冲的孤子阶数大于2时产生的高阶孤子分裂现象。对激光器中高阶孤子的探究具有推动作用,同时对宽带光谱极窄脉宽的超快光纤激光器设计提供了一个可行性方案。（4）基于数值模拟,探究了光脉冲在正常色散光纤激光器中脉冲整形机制。分析了激光器的泵浦强度和光谱滤波效应对不同脉冲机制的调节作用,例如光脉冲从相干单脉冲转变为非相干类噪声脉冲;光脉冲从耗散孤子转变到耗散自相似子最终转变为放大自相似子。加深了对激光器脉冲整形机制的理解,并对高能量耗散孤子激光器的设计优化具有一定指导意义。（5）基于理论模拟,研究了耗散孤子光纤激光器中的孤子爆炸现象的分类和机制。指出线性损耗和光谱滤波效应对孤子爆炸的调控作用。同时首次证明了暗孤子在亮孤子爆炸中的存在和演化特性,发现亮孤子爆炸过程中独特的脉冲塌陷结构是由暗孤子簇镶嵌在亮脉冲中引起的。对于理解耗散孤子的混沌演化和暗孤子动力学行为具有重要意义。（6）搭建了基于色散傅里叶变换的实时光谱测量系统,其光谱分辨率为0.138纳米。在正常色散掺铒光纤激光器中观测到了振动频率为183千赫兹振动态耗散孤子,并分析其振动的机理。通过调节激光器的偏振控制器,发现了一种激光器的纵模在同步锁定和失锁两个状态之间进行随机切换的状态,其切换演化的时间尺度为10-2秒量级,并通过揭示其实时光谱演化分析了激光激射状态自发切换的机理。丰富了超快光纤激光器的非线性动力学行为的实验结果,对理解超快激光器混沌演化行为具有重要意义。
刘新星[6]（2020）在《基横模被动锁模2微米光纤激光器》文中指出2 μm锁模光纤激光器在医疗、材料加工、雷达和遥感等领域具有广泛的应用,同时在光参量振荡产生、拉曼自频移和超连续谱产生等方面也具有重要的科研价值和极好的发展前景。然而,目前2 μm波段的锁模技术相比于成熟的近红外波段相对滞后,存在诸多问题,例如激光调制器件的不成熟和低效率、脉冲稳定性较差、单脉冲能量受限、光纤内非线性效应较强、热效应严重等。因此,基于2 μm波段开展锁模光纤激光器的研究具有重要的科学意义和应用价值。本文分别从新型可饱和吸收体和大纤芯的多模增益介质两个方面出发,对2 μm掺铥被动锁模光纤激光器进行研究,旨在获得具有高脉冲能量、良好稳定性和高光束质量特性的2 μm锁模脉冲。首先,基于掺铥单模光纤开展了 PbS纳米颗粒可饱和吸收体调制的2 μm锁模光纤激光器的研究。制备了 PbS纳米颗粒可饱和吸收体,并对可饱和吸收体的形貌和光学特性进行表征,结果表明PbS纳米颗粒具有宽带吸收特性、高损伤阈值、低饱和强度等优点。将PbS纳米颗粒可饱和吸收体接入环形腔进行非线性调制,成功地获得了稳定的锁模脉冲输出,锁模脉冲的平均功率为115.6mW、脉冲宽度为4.24 ps、脉冲能量为7.3 nJ,为2 μm被动锁模技术提供了一条新的技术路径。其次,研制了掺铥多模光纤基横模锁模器,分析了光纤布拉格光栅的选模原理,利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）的空间模式滤波和光纤布拉格光栅（FBG）的横模-反射波长关联特性进行选模,通过调整SESAM的位置和角度可实现连续波锁模和Q调制锁模脉冲状态的切换,获得了平均输出功率0.87W、脉冲宽度17ps、单脉冲能量52.4 nJ的连续波锁模脉冲,x和y方向的光束质量M2因子分别是1.74和1.71,同时获得了平均功率1.67 W、最短脉冲宽度1.55 μs、最高脉冲能量29.2 μJ的调Q锁模脉冲。实验结果展示了多模光纤相比单模光纤更为优越的输出性能,在高功率、高能量激光领域和非线性光学领域具有重要的应用潜力。
景世沛[7]（2020）在《基于光学非线性效应的全光量化研究》文中研究指明模数转化器（Analog-to-digital converter,ADC）在信号处理和通信系统中具有重要的作用,大模拟带宽、高采样率、高量化精度的模数转换器也一直是人们追求的目标。传统电子模数转换器由于难以解决采样率和量化精度之间的相互制约问题,难以实现较高的性能。光采样技术可以提供飞秒量级的时间抖动,实现超过100 GSa/s的速率,为了实现高性能的ADC,如何得到高精度的光量化方案就显得尤为重要。而利用一系列的高阶非线性效应实现的全光量化方案,既避免了电子器件的瓶颈问题,又能兼顾大模拟带宽和高量化精度,因此具有重要的研究意义。本文主要探究了基于非线性效应实现全光量化的两种方法,具体工作内容和创新点如下:1、研究了微纳波导中红外波段的高相干超连续谱的产生,基于高折射率、高非线性系数的As2S3材料设计了具有悬臂梁结构的脊型波导来产生超连续谱。波导采用空气和Si3N4作为上下包层,As2S3作为脊芯,脊芯的宽度和高度进行优化选择。设计的波导产生的超连续谱在-40 dB功率处最大谱宽可从1.0 μm到5.6 μm,超过了 2个倍频程。通过改变泵浦波长、峰值功率以及波导长度,对超连续谱展宽机制进行了详细分析。仿真分析了频谱的相干性,讨论了不同随机噪声水平对相干性的影响。这些研究可应用于生物医学检测以及高精密测量等领域。2、研究了高非线性光纤（Highly nonlinear fiber,HNLF）中的自相位调制效应,提出了采用切割310 m正常色散HNLF中产生的超连续谱的全光量化方案,通过数值仿真分析了飞秒脉冲在非线性效应下产生的频谱展宽现象。正常色散的HNLF能产生平坦且相干性较好的超连续谱,利用密集波分复用器切割超连续谱,仿真证明了该方案的有效性。在此理论基础上,搭建了实验平台,实现了 3 bit和5 bit的全光量化,系统的微分非线性误差和积分非线性误差的最大值分别为0.471 LSB和0.519 LSB,进一步验证了所提方案的有效性。3、研究了基于硅基波导中非线性效应的全光量化方法,提出了基于Si3N4脊型波导的切割超连续谱的全光量化方案。通过优化设计波导结构参数实现了通信波段的全正色散,利用1 cm长的Si3N4脊型波导,在峰值功率为130到440 W的范围内,数值仿真实现了 5.996 bit有效量化分辨率的可集成全光量化器。该方案在较低的功率范围内即可实现光量化,并且能够与其他硅基器件实现片上光互连,为低功耗、可集成全光ADC的实现提供研究基础。4、研究了 HNLF 中的孤子自频移（Soliton self-frequency shift,SSFS）效应,提出了采用310 m反常色散HNLF中产生的SSFS效应的全光量化方案,通过数值仿真模拟了光脉冲在非线性效应下产生的拉曼频移现象。在理论基础上搭建了实验平台,实现了 2.74bit的量化精度。为了得到更高的量化分辨率,提出了级联单模光纤（Single mode fiber,SMF）和HNLF实现频谱压缩的方法,通过仿真实现了光谱宽度从15 nm压缩到1.95 nm,进而将量化精度从压缩前的2.13 bit提高到5.36 bit。5、提出了利用光子晶体光纤（Photonic crystal fiber,PCF）中的SSFS效应实现全光量化的方案。设计了一个5 m长的CS2液芯PCF,在设计的PCF中同时实现了 SSFS和频SPC。当输入功率为15.3 W时,频谱从初始的36.07 nm减小到了 7.33 nm,压缩比达到4.92倍,且频移量高达190 nm。将该PCF应用于可光量化系统中,实现了 4 bit的量化分辨率。相比用级联光纤进行频谱压缩的量化方法,本方案降低了量化系统的复杂性,提高了量化系统的集成性和可靠性,对实现低功耗、集成化的光信号处理系统有重要意义。本文研究了全光量化方法中频率量化的相关理论,并通过不同的HNLF搭建实验平台验证了量化方案的可行性。为了实现低功耗、可集成的全光量化,设计了波导和PCF等具有高非线性系数的非线性介质替代传统的光纤的量化方案。本文工作为后续的全光量化研究打下了研究基础,有望在未来光通信和高速信息处理领域得到广泛应用。
于洋[8]（2020）在《掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究》文中研究指明飞秒激光的飞速发展源于许多领域的应用需求,其中掺镱光纤激光器得益于其高功率的优势,分别在基础科学、激光加工、精密计量、光学通讯、显微镜和光谱学方面起到了至关重要的作用。在众多超快激光系统中,超短脉冲掺镱光纤激光器因其高功率、出色的光束质量、免维护、结构紧凑等特性,得到了广泛研究。本论文主要致力于基于掺镱超短脉冲光纤激光器的研究,对飞秒激光光纤振荡器、飞秒光纤线性及非线性放大技术进行了详细的理论和实验研究,搭建了多台基于掺镱光纤的高功率激光放大系统,并基于自主搭建的激光系统,利用非线性晶体和光纤对超短脉冲波长拓展技术进行了研究,实现了多种波长的高功率大能量激光脉冲输出,为多波长的超短脉冲激光在激光加工、生物医学成像应用提供大能量的脉冲激光光源。本论文的主要研究内容和取得的创新结果有以下方面:1.基于非线性光学放大镜技术,研究了适用于低重复频率应用的掺镱光纤振荡器,在8 MHz、6 MHz和4 MHz情况下实现了全光纤结构的光纤激光振荡器,首次在掺镱的非线性环形镜锁模振荡器中得到脉冲宽度小于100 fs的超短脉冲,且脉冲能量接近10 n J,峰值功率100 k W。实验中测量了NALM锁模振荡器的功率稳定性,在10小时内的功率抖动仅为0.04%（RMS）,证明了此种振荡器优越的环境稳定性。2.基于非线性偏振旋转锁模技术,搭建了一套基于掺镱光纤的振荡器,通过合理控制腔内色散,获得了腔内净色散在近零区域内的锁模输出,并利用光纤啁啾脉冲放大技术,实现了重复频率为75 MHz的全光纤保偏放大系统,系统增益接近30 d B,放大后平均功率15 W,压缩后最大平均功率12 W,单脉冲能量160 n J,压缩效率高达80%,压缩后的脉冲宽度为150 fs。基于上述系统,利用非线性频率转化的方法,分别使用LBO和BBO晶体得到了波长为520 nm和260 nm的激光输出,平均功率分别为5.6 W和560 m W,测量了在4小时内520 nm绿光激光的平均功率抖动,仅为0.16%。3.基于抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大原理,使用普通单模保偏光纤作为展宽器,设计并实现了脉冲宽度为200 fs,脉冲能量为1μJ,重复频率为1-10 MHz之间可调,中心波长位于1037 nm,FWHM为8 nm的掺镱光纤激光系统,脉冲宽度与变换极限宽度几乎相同,证明了基于抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大的试验方法的可行性。基于此原理,设计并搭建了一套工程化激光器,输出脉冲宽度为230 fs,重复频率为1-10 MHz之间可调,中心波长位于1038 nm,FWHM为10 nm的线偏振脉冲输出,验证了抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大方案的可重复性,为全光纤型超短脉冲激光系统提供了可靠的实验验证。4.基于光纤中的SPM效应实现了掺镱光纤激光器的光谱拓展,设计并在实验中验证了光谱拓展的实际可实现性,在LMA-8光纤中初步实现了调节范围覆盖940-1250 nm的可调谐脉冲,在940 nm和1250 nm处的脉冲能量大于30 n J,脉冲宽度介于80-120 fs之间。进一步,实验中分析了增加拓展后的脉冲能量的方法,并通过增加光纤MFD和减少光纤长度增加了光谱拓展的输出能量,使用ESM-12光纤实现了在925 nm到1150 nm之间光谱可调谐,尤其是在1150 nm处实现单旁瓣能量大于75 n J,双旁瓣能量大于100 n J,脉冲峰值功率接近1 MW,转换效率接近50%。
张春香[9]（2020）在《高性能脉冲光纤激光器及其动力学特性研究》文中认为具有高效率、高可靠性、高光束质量及高集成度等独特优势的高性能脉冲光纤激光器对传统激光行业产生了巨大影响,已成为激光领域充满活力和创新机遇的研究方向。其中,中红外光纤激光器、宽调谐光纤激光器和新型被动脉冲光纤激光器等高性能光纤激光器件及相关技术的研究取得了重要进展,并应用于生产生活和军事国防等领域。随着激光输出功率提升和激光工作波长拓展等应用需求的增加,亟需深入认识脉冲光纤激光器的动力学演化特性,以及研究和发展相关新型光电材料和器件。近年来,随着新材料技术的发展,二维原子晶体纳米材料（如石墨烯、拓扑绝缘体、二硫化钼、黑磷等）由于其独特而优良的光电子学和非线性光学特性,为脉冲光纤激光器的性能提升提供了更多解决方案。本文围绕高功率、高效率和紧凑型脉冲光纤激光器的应用需求,重点研究新型被动调Q短脉冲和被动锁模超短脉冲光纤激光器及其非线性脉冲动力学特性。取得如下成果:（1）研究全正色散被动锁模光纤激光器中耗散孤子爆炸和孤子对爆炸的形成机制,揭示了多脉冲相互作用的瞬态演化动力学过程,为超短高能量脉冲激光器的设计和实验提供理论依据。分析了激光器的小信号增益系数、窄带滤波器带宽和泵浦功率对耗散孤子不同形态的影响。通过数值仿真得出了在各小信号增益系数下所形成的稳定单脉冲、孤子标准爆炸、类噪声的混沌过渡状态、主次脉冲碰撞爆炸伴随振荡的过渡状态及稳定双脉冲锁模状态等过程所对应的窄带滤波器带宽和泵浦强度范围。（2）建立了被动锁模激光器的集总分立模型与复系数立方-五次方金斯堡朗道方程的分布式模型间的对应关系,分析了高阶效应对孤子爆炸模式的影响,揭示了光谱滤波带宽对多孤子态的爆炸和碰撞动力学的影响规律,为实现稳定可控的脉冲激光器提供依据。将光波反射和光波折射现象的概念延伸至频域,研究发现:同向传输的弱探测光与垂直偏振的强泵浦光发生交叉相位调制时,弱探测脉冲的频谱会偏移;两脉冲穿过特定色散不连续边界时,弱探测脉冲在频域也会发生可与空间域和时域类比的光折射和反射现象,并推演出全反射的临界条件,据此提出了频谱波导的概念设计。（3）通过优化黑磷可饱和吸收体参数和谐振腔设计,实验获得了脉宽短至91 ns的超短调Q脉冲序列输出和窄至280 fs的超快激光输出。通过优化光学沉积工艺参数,使得制备的黑磷可饱和吸收体调制深度大幅增加,用于紧凑型调Q掺Er3+全光纤激光器中,获得了脉宽短至91 ns的超短调Q脉冲序列输出。在全负色散掺Er光纤激光器中实现传统孤子脉冲锁模运转,脉宽窄至280 fs,并观察到多种孤子状态,如束缚态、类噪声等。实验结果表明,基于黑磷二维材料可饱和吸收体和激光腔优化设计,为从全光纤激光器中获得100 ns以内的高能量调Q脉冲及300 fs以内的孤子锁模脉冲提供了一种有效解决方案。（4）在掺Er3+氟化物光纤激光器中实现了3.5μm中红外波段高功率、高效率连续和调Q激光输出。研究了双波长、双端泵浦条件下不同长度及不同掺杂浓度增益光纤及其它腔参数和结构对激光特性的影响。基于SESAM在3.5μm Er3+:ZBLAN光纤激光器中实现了调Q运转,获得的稳定脉冲序列重复频率可在26.83-58.71 k Hz范围调节,最大平均功率为63 m W,最小脉宽为2.1μs。结果表明,商用SESAM可用于稳定的3.5μm中红外激光脉冲产生,为下一步将针对～3.5μm激光波段优化设计的SESAM应用于Er3+:ZBLAN调Q和锁模光纤激光器并实现更佳的脉冲激光特性输出打下了基础。
邹志明[10]（2019）在《基于非线性多模干涉的被动锁模光纤激光器的研究》文中研究指明被动锁模光纤激光器具有体积简洁紧凑、抗干扰性强、光束质量优良等优点,在高性能光纤传感、高精度光谱测量分析、高精度精密加工、激光医疗、高容量光纤通信、激光医疗器械等方面有着广泛的应用。可饱和吸收体（SA）是其核心器件,能将连续光转换成脉冲。迄今为止,不同类型的SA被相继报道。本文主要研究了基于二维材料SA和优化后的非线性偏振旋转（NPR）效应被动锁模光纤激光器,实现了不同的脉冲输出。提出了一种基于非线性多模干涉（NL-MMI）结构对称的多模光纤混合结构SA,获得了传统飞秒孤子和多种多孤子输出,拓展了光纤激光器的被动锁模方式。本文主要研究两种二维材料在倏逝场与激光相互作用下光纤激光器的性能并分析其优缺点,分别采用二硫化钼（Mo S2）、硒铋氧化物（Bi2O2Se）等制备SA锁模器件,并测试其在接入光纤激光器后的脉冲输出表现。由于材料转移到拉锥光纤倏逝场的工艺原因,制备的二维材料SA锁模性能表现不佳,对光纤激光器只能起着增加损耗的效果,脉冲输出现象较少——分别基于二硫化钼、硒铋氧化物实现了暗脉冲和16次谐波亮暗脉冲对的输出。实验探究引入可调衰减器（VOA）的NPR被动锁模光纤激光器获得多种孤子现象并研究了不同泵浦功率下该激光器的输出光谱的稳定性及超宽光谱输出。本文提出一种基于NL-MMI的多模光纤混合结构SA,具有结构简单、成本较低等优点并解除了接入时方向性选择问题。通过不断优化多模光纤之间的长度和参数从而实现该SA锁模器件的最佳性能,并实验研究基于该多模光纤结构SA被动锁模光纤激光器的输出表现。在不同的锁模状态下,观测到不同的锁模脉冲输出——传统飞秒孤子、非传统孤子雨、高次谐波（HML）、不同脉冲间隔分布的孤子簇、不同阶数以及脉冲间距不一致束缚态孤子、相干性较差的类噪声脉冲（NLP）等多种孤子输出现象并对其进行理论机理分析与讨论。利用优化腔内参数的手段,在实验上获得了三次谐波双波长暗亮脉冲对输出并且验证了亮暗脉冲在偏振状态上是彼此正交的特点。本文的研究工作将为获得锁模光纤激光器提供了一定的参考方案,对基于非线性多模干涉的多模光纤混合结构锁模技术领域的应用有指导意义。
二、NOLM对超短光孤子传输中高阶色散的抑制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、NOLM对超短光孤子传输中高阶色散的抑制（论文提纲范文）
（1）基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤激光器概述 |
| 1.2 脉冲光纤激光器 |
| 1.2.1 调Q光纤激光器 |
| 1.2.2 锁模光纤激光器 |
| 1.3 被动锁模光纤激光器 |
| 1.3.1 非线性偏振旋转锁模光纤激光器 |
| 1.3.2 非线性环形镜放大锁模光纤激光器 |
| 1.3.3 基于可饱和吸收体的锁模光纤激光器 |
| 1.4 光纤锁模激光器中输出脉冲类型 |
| 1.4.1 传统孤子脉冲 |
| 1.4.2 色散管理孤子脉冲 |
| 1.4.3 自相似脉冲 |
| 1.4.4 耗散孤子脉冲 |
| 1.4.5 束缚态孤子脉冲 |
| 1.4.6 方波脉冲 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 被动锁模光纤激光器理论分析 |
| 2.1 被动锁模光纤激光器基本理论 |
| 2.1.1 锁模光纤激光器结构 |
| 2.1.2 被动锁模光纤激光器原理 |
| 2.2 光纤的特性 |
| 2.2.1 光纤模式 |
| 2.2.2 色散特性 |
| 2.2.3 非线性效应 |
| 2.3 脉冲传输方程的建立 |
| 2.4 传输方程中的色散和非线性效应 |
| 2.5 脉冲传输方程的求解方法 |
| 2.6 数值模拟脉冲的演化 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 调Q脉冲光纤激光器 |
| 3.1 基于MoSSe可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器 |
| 3.1.1 MoSSe饱和吸收体的制备 |
| 3.1.2 MoSSe材料表征 |
| 3.1.3 被动调Q实验装置及结果分析 |
| 3.2 基于α-BTM声光晶体的主动调Q掺镱光纤激光器 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 传统孤子与耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.1 光孤子 |
| 4.2 基于V_2CT_x可饱和吸收体的近红外光纤激光器 |
| 4.2.1 V_2CT_x纳米片的材料表征 |
| 4.2.2 非线性光学表征 |
| 4.2.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.2.4 双波长全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的近红外波段光纤激光器 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 全正色散耗散孤子锁模光纤激光器 |
| 4.3.3 负色散传统孤子锁模光纤激光器 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 束缚态孤子与谐波锁模光纤激光器 |
| 5.1 基于W_2C可饱和吸收体的多孤子脉冲掺铒光纤激光器 |
| 5.1.1 束缚态孤子 |
| 5.1.2 W_2C纳米片的制备及应用 |
| 5.1.3 多孤子脉冲的理论分析 |
| 5.2 基于Ta_2CT_x可饱和吸收体的谐波锁模光纤激光器 |
| 5.3 非线性偏振旋转谐波锁模光纤激光器 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1 基于Nb_2C可饱和吸收体的方波脉冲锁模光纤激光器 |
| 6.1.1 材料制备及表征 |
| 6.1.2 方波脉冲掺镱光纤激光器 |
| 6.1.3 方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2 非线性偏振旋转锁模方波脉冲掺铒光纤激光器 |
| 6.2.1 短腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.2.2 长腔方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3 非线性放大环形镜锁模方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.1 1.0 μm方波脉冲光纤激光器 |
| 6.3.2 2.0 μm h型脉冲光纤激光器 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作 |
| 7.2 工作创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
| 附发表论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）光学模数转换器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光学模数转换器研究意义和现状 |
| 1.2.1 光学辅助型模数转换器 |
| 1.2.2 光采样电量化模数转换器 |
| 1.2.3 全光模数转换器 |
| 1.3 本论文的创新点和章节安排 |
| 第二章 光学模数转换理论基础 |
| 2.1 光采样电量化模数转换基本原理 |
| 2.1.1 光采样电量化模数转换的工作原理 |
| 2.1.2 光采样电量化模数转换的性能参数 |
| 2.2 全光模数转换基本原理 |
| 2.2.1 基于孤子自频移的超快全光量化工作原理 |
| 2.2.2 广义非线性薛定谔方程以及分步傅里叶算法 |
| 2.2.3 基于孤子自频移的超快全光量化性能参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于无腔光源的光采样模数转换技术研究 |
| 3.1 基于无腔光源的光采样电量化模数转换技术 |
| 3.1.1 技术方案及工作原理 |
| 3.1.2 仿真结果及分析 |
| 3.1.3 实验结果及分析 |
| 3.2 基于光采样电量化模数转换器的微波测频技术 |
| 3.2.1 技术方案及工作原理 |
| 3.2.2 实验结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于并行多路时分交织的高速光采样模数转换技术研究 |
| 4.1 技术方案及工作原理 |
| 4.1.1 近似无啁啾超短光脉冲的产生 |
| 4.1.2 并行多路时分交织的电学量化技术 |
| 4.1.3 多通道数据时域重组 |
| 4.2 仿真结果及分析 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于孤子自频移和啁啾补偿的超快全光量化技术研究 |
| 5.1 基于啁啾补偿的脉冲压缩技术 |
| 5.1.1 技术方案及工作原理 |
| 5.1.2 仿真结果及分析 |
| 5.2 基于反射环路的高精度全光量化技术 |
| 5.2.1 技术方案及工作原理 |
| 5.2.2 仿真结果及分析 |
| 5.2.3 实验结果及分析 |
| 5.3 基于Sagnac环的低基座全光量化技术 |
| 5.3.1 技术方案及工作原理 |
| 5.3.2 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于孤子自频移和时间相关滤波的超快全光量化技术研究 |
| 6.1 技术方案及工作原理 |
| 6.2 仿真结果及分析 |
| 6.3 实验结果及分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）用于深层生物组织多光子成像的飞秒光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 多光子成像技术的研究进展 |
| 1.2 超短脉冲光纤激光源的研究进展 |
| 1.2.1 普通多光子成像中超短脉冲光纤激光源的研究进展 |
| 1.2.2 深层多光子成像中超短脉冲光纤激光源的研究进展 |
| 1.3 本论文主要研究内容与结构安排 |
| 第二章 被动锁模光纤激光器的理论模型及锁模技术 |
| 2.1 被动锁模光纤激光器的理论模型 |
| 2.1.1 光脉冲在无源光纤中的传输理论 |
| 2.1.2 光脉冲在增益光纤中的传输理论 |
| 2.1.3 非线性薛定谔方程的分步傅里叶算法 |
| 2.1.4 被动锁模光纤激光器物理模型 |
| 2.2 被动锁模技术的基本原理 |
| 2.2.1 基于可饱和吸收体锁模的基本原理 |
| 2.2.2 基于非线性偏振旋转锁模的基本原理 |
| 2.2.3 基于非线性放大环形镜锁模的基本原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 全光纤掺铒飞秒激光器的研究 |
| 3.1 掺杂Er离子光纤特性 |
| 3.2 基于碳纳米管掺铒飞秒光纤激光器的研究 |
| 3.3 基于NALM全保偏掺铒飞秒光纤激光器的研究 |
| 3.4 掺铒飞秒光纤激光器在光频梳中的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于孤子自频移效应的1.7μm飞秒激光的产生 |
| 4.1 超短脉冲在光纤传输中的孤子自频移理论 |
| 4.2 基于孤子自频移效应的1.7μm飞秒激光的产生 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 掺镱飞秒光纤激光器的研究 |
| 5.1 掺杂Yb离子光纤特性 |
| 5.2 全正色散NPR掺镱飞秒光纤激光器的研究 |
| 5.3 色散管理型NPR掺镱飞秒光纤激光器的研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 生物样品的制备及染色技术的研究 |
| 6.1 动物脑片的制备及尼氏染色技术研究 |
| 6.2 原代神经元细胞的培养和神经元骨架染色技术研究 |
| 6.3 成纤维细胞在炎症因子刺激下的动态追踪研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文的主要结论与创新 |
| 7.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 作者简介 |
（4）有机液芯光子晶体光纤设计及超连续谱产生的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光子晶体光纤简介 |
| 1.2.1 光子晶体光纤 |
| 1.2.2 光子晶体光纤的传输特性 |
| 1.3 超连续谱和光频率梳的国内外研究现状 |
| 1.4 本论文研究内容 |
| 第二章 PCF中光脉冲的传输特性及仿真方法 |
| 2.1 PCF中光脉冲的传输特性 |
| 2.2 GNLSE的数值解法 |
| 2.2.1 分步傅里叶法 |
| 2.2.2 龙格-库塔法 |
| 2.3 全矢量有限元法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 全正色散硝基苯纤芯PCF中SC的产生及应用 |
| 3.1 全正色散硝基苯纤芯PCF |
| 3.1.1 全正色散硝基苯纤芯PCF的设计 |
| 3.1.2 硝基苯纤芯PCF的色散和非线性 |
| 3.2 硝基苯纤芯PCF中SC的产生及其影响因素 |
| 3.2.1 SC的产生及影响因素 |
| 3.2.2 色散和非线性对SC的影响 |
| 3.3 硝基苯纤芯PCF中高相干倍频程SC的产生及应用 |
| 3.3.1 高相干倍频程SC的产生 |
| 3.3.2 光频率梳的产生 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 反常色散甲苯纤芯PCF中SC的产生及应用 |
| 4.1 反常色散甲苯纤芯PCF |
| 4.1.1 反常色散甲苯纤芯PCF的设计 |
| 4.1.2 反常色散甲苯纤芯PCF的色散和非线性 |
| 4.2 甲苯纤芯PCF中SC的产生及其影响因素 |
| 4.2.1 SC产生及慢非线性对SC的影响 |
| 4.2.2 其他因素对SC的影响 |
| 4.3 甲苯纤芯PCF中高相干倍频程SC的产生及应用 |
| 4.3.1 高相干倍频程SC的产生 |
| 4.3.2 光频率梳的产生 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作与成果 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（5）锁模光纤激光器新颖非线性动力学行为的理论和实验探究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 超快光纤激光器的原理和应用 |
| 1.2 激光器中光脉冲和孤子的基本分类和概述 |
| 1.3 激光器中的脉冲的非线性演化特性 |
| 1.4 本课题研究意义及论文结构安排 |
| 2 光纤激光器中孤子和色散波动力学行为探究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 凹陷型Kelly边带的理论探究 |
| 2.3 锁模激光器中连续波诱导的共振边带 |
| 2.4 色散波与孤子相互作用引起的孤子振动 |
| 2.5 正常色散激光器中耗散孤子的色散波辐射 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 激光器中矢量孤子的新型偏振态动力学行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矢量孤子的快轴不稳定性 |
| 3.3 矢量孤子分子的“分子”与“矢量”探究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 超快光纤激光器中的高阶孤子现象 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 色散管理高阶孤子光纤激光器 |
| 4.3 高阶孤子效应引起的传统孤子分裂 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 正常色散区脉冲整形机制探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单脉冲、多脉冲和类噪声脉冲调控 |
| 5.3 从耗散孤子到放大自相似子的转变 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 孤子爆炸中的新颖动力学行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 塌陷型与双脉冲不稳定型孤子爆炸 |
| 6.3 塌陷型孤子爆炸中的暗孤子 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 超快激光器瞬态行为的实时光谱演化过程 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 激光器和实时光谱测量装置 |
| 7.3 振动耗散孤子的实验观测 |
| 7.4 激光器激射态自发演化 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士学位期间发表论文和专利目录 |
（6）基横模被动锁模2微米光纤激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 2μm波段锁模光纤激光器的研究背景 |
| 1.2 2μm掺铥锁模光纤激光器的研究进展 |
| 1.3 本论文的章节安排 |
| 2 锁模光纤激光器的理论基础 |
| 2.1 光纤激光器的结构基础 |
| 2.1.1 基本结构 |
| 2.1.2 常用器件 |
| 2.2 光纤中的光孤子理论 |
| 2.3 锁模的物理机制 |
| 2.4 锁模的种类及其原理 |
| 2.5 可饱和吸收体器件介绍 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 PbS纳米颗粒调制的2μm单模光纤锁模激光器实验研究 |
| 3.1 PbS纳米颗粒的物理光学特性 |
| 3.2 PbS纳米颗粒的制备和表征 |
| 3.3 基于PbS纳米颗粒可饱和吸收体的单模光纤锁模实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 2μm多模光纤的基横模锁模实验研究 |
| 4.1 多模光纤中的锁模机制 |
| 4.2 基于光纤布拉格光栅的选模原理 |
| 4.3 2μm多模光纤的基横模锁模实验 |
| 4.3.1 连续波锁模 |
| 4.3.2 调Q锁模 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）基于光学非线性效应的全光量化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光模数转换的发展及研究现状 |
| 1.3 基于非线性效应的全光量化关键技术 |
| 1.4 论文主要内容及章节安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光脉冲的非线性传输理论 |
| 2.1 光脉冲在非线性介质中的传输 |
| 2.1.1 光脉冲在光纤中的传输 |
| 2.1.2 光脉冲在硅基波导中的传输 |
| 2.2 光纤中超连续谱的产生 |
| 2.2.1 超连续谱展宽的数学模型 |
| 2.2.2 色散效应对超连续谱展宽的影响 |
| 2.2.3 非线性效应对超连续谱展宽的影响 |
| 2.3 光纤中的孤子自频移和频谱压缩 |
| 2.4 非线性薛定谔方程的数值求解方法 |
| 2.4.1 分步傅里叶法 |
| 2.4.2 有限元法 |
| 2.4.3 半解析矩量法 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硫族化物波导中红外超连续谱产生 |
| 3.1 As_2S_3波导中SC产生及相干性理论模型 |
| 3.2 As_2S_3脊型波导设计 |
| 3.3 超连续谱产生的仿真分析 |
| 3.3.1 As_2S_3波导中超连续谱产生 |
| 3.3.2 As_2S_3波导中超连续谱的相干性 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 切割超连续谱的全光量化方法研究 |
| 4.1 切割SC的光量化原理 |
| 4.2 量化误差 |
| 4.3 基于高非线性光纤的全光量化 |
| 4.3.1 3 bit光量化数值仿真 |
| 4.3.2 3 bit光量化实验 |
| 4.3.3 5 bit光量化实验 |
| 4.4 基于SI_3N_4脊型波导的全光量化 |
| 4.4.1 Si_3N_4脊型波导设计 |
| 4.4.2 Si_3N_4脊型波导中超连续谱产生 |
| 4.4.3 全光量化仿真实现和分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 孤子自频移全光量化方法研究 |
| 5.1 SSFS全光量化原理 |
| 5.2 基于高非线性光纤的全光量化 |
| 5.3 频谱压缩提高量化精度 |
| 5.3.1 3 bit光量化数值仿真 |
| 5.3.2 基于SMF和HNLF的频谱压缩 |
| 5.3.3 SMF和HNLF级联频谱压缩 |
| 5.4 基于CS_2PCF的频谱压缩全光量化 |
| 5.4.1 CS_2液体简介 |
| 5.4.2 基于CS_2液芯PCF的孤子频移和谱压缩 |
| 5.4.3 基于CS_2液芯PCF的全光量化 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 不足之处及改进措施 |
| 附录 缩略语 |
| 攻读博士学位期间的主要科研成果 |
| 致谢 |
（8）掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超短脉冲掺镱光纤振荡器的研究进展 |
| 1.2 超短脉冲掺镱光纤激光放大器的发展及现状 |
| 1.3 基于掺镱光纤激光器的多波长超短脉冲激光研究进展 |
| 1.4 本论文的研究内容与意义 |
| 第二章 飞秒掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.2.1 传输光的介质—光纤 |
| 2.2.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.2.3 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.3 锁模光纤激光器的基本原理 |
| 2.3.1 可饱和吸收体锁模技术 |
| 2.3.2 非线性偏振旋转锁模技术 |
| 2.3.3 非线性环形镜锁模技术 |
| 2.4 基于非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.5 基于非线性光学环形镜锁模的掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 掺镱飞秒全光纤放大及非线性频率转换的实验研究 |
| 3.1 高重复频率掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 3.2 高重复频率掺镱光纤飞秒放大器的实验研究 |
| 3.3 基于掺镱飞秒全光纤激光器的非线性频率转换的实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于抛物线型脉冲非线性放大掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤放大中抛物线形脉冲的理论基础 |
| 4.3 正色散光纤系统中Cubicon非线性放大的理论基础 |
| 4.4 基于抛物线型脉冲的Cubicon非线性放大掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 4.4.1 基于SESAM锁模的光纤振荡器 |
| 4.4.2 飞秒SESAM锁模种子源脉冲的整形与展宽 |
| 4.4.3 基于抛物线型脉冲的非线性放大掺镱光纤激光器放大实验研究 |
| 4.5 工程化的抛物线型脉冲非线性放大掺镱光纤激光器实验研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于掺镱光纤激光器的波长扩展的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤中的自相位调制效应的理论与模拟 |
| 5.2.1 光纤中的自相位调制效应 |
| 5.2.2 自陡峭效应与受激拉曼散射对光谱展宽的影响 |
| 5.2.3 光纤中色散对光谱展宽的影响 |
| 5.3 基于自相位调制的非线性频率转换的实验研究 |
| 5.3.1 使用模场面积更大的光纤增加脉冲能量 |
| 5.3.2 缩短光纤的长度增加脉冲能量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要内容与讨论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）高性能脉冲光纤激光器及其动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 脉冲光纤激光器研究进展 |
| 1.2.1 等效可饱和吸收体调制脉冲光纤激光器 |
| 1.2.2 SESAM调制脉冲光纤激光器 |
| 1.2.3 CNT调制脉冲光纤激光器 |
| 1.2.4 二维原子晶体调制脉冲光纤激光器 |
| 1.3 光孤子脉冲动力学研究进展 |
| 1.4 本文主要研究内容与基本框架 |
| 第2章 ANDi被动锁模光纤激光器中孤子爆炸及多脉冲过渡态研究 |
| 2.1 ANDi被动锁模光纤激光器中的多脉冲不稳定性 |
| 2.2 数值模型和参数 |
| 2.3 模拟结果分析 |
| 2.3.1 标准爆炸的演变过程和机理解释 |
| 2.3.2 随泵浦功率变化的多脉冲演化过程 |
| 2.3.3 随滤波器带宽变化的多脉冲演化过程 |
| 2.3.4 改变激光器其他参数的研究 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 孤子爆炸特性研究 |
| 3.1 HOE及光谱滤波带宽对孤子爆炸的影响 |
| 3.1.1 复系数立方-五次方-金斯堡朗道方程和HOE |
| 3.1.2 HOE对光孤子爆炸的影响和控制 |
| 3.1.3 光谱滤波带宽对孤子爆炸的影响 |
| 3.2 光孤子在频域的反射和折射 |
| 3.2.1 移动时域参考系下脉冲传输模型 |
| 3.2.2 色散不连续处频谱反射和折射 |
| 3.2.3 全反射临界值定义与应用 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 1.5μm黑磷调制脉冲光纤激光器研究 |
| 4.1 黑磷可饱和吸收体 |
| 4.1.1 黑磷可饱和吸收体的制备 |
| 4.1.2 黑磷可饱和吸收体特性测量 |
| 4.2 黑磷调Q全光纤激光器 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 黑磷锁模全光纤激光器 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 3.5μm Er~(3+):ZBLAN脉冲光纤激光器 |
| 5.1 双波长泵浦和双端泵浦机理 |
| 5.1.1 双波长泵浦 |
| 5.1.2 双端泵浦 |
| 5.2 1973 nm泵浦光源 |
| 5.2.1 掺Tm光纤激光器搭建和输出特性 |
| 5.2.2 1973 nm ASE光源设计和输出特性 |
| 5.3 3.5μm高功率连续Er~(3+):ZBLAN光纤激光器 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 3.5μm Er~(3+):ZBLAN SESAM调 Q光纤激光器 |
| 5.4.1 中红外波段SESAM可饱和吸收体 |
| 5.4.2 SESAM调 Q光纤激光实验装置 |
| 5.4.3 实验结果与分析 |
| 5.5 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 缩写词索引 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间已发表的论文 |
| 附录B 攻读博士学位期间参与的相关课题 |
（10）基于非线性多模干涉的被动锁模光纤激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 “8”字腔光纤激光器的研究现状 |
| 1.2.2 基于非线性偏振旋转的光纤激光器研究进展 |
| 1.2.3 基于材料可饱和吸收体的光纤激光器研究进展 |
| 1.2.4 基于非线性多模干涉的光纤激光器研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 被动锁模光纤激光器中的脉冲传输研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 影响脉冲在光纤激光器传输的因素 |
| 2.2.1 非线性效应对光孤子的影响 |
| 2.2.2 色散对光孤子的影响 |
| 2.2.3 双折射效应对脉冲传输的影响 |
| 2.3 脉冲在光纤激光器中的传输方程 |
| 2.3.1 非线性薛定谔方程 |
| 2.3.2 金兹伯格-朗道方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 锁模光纤激光器的被动锁模方式研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于二维材料可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器研究 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 不同二维材料可饱和吸收体的实验结果与讨论 |
| 3.3 基于优化后的非线性偏振旋转的锁模光纤激光器的研究 |
| 3.3.1 实验装置 |
| 3.3.2 基于优化后非线性偏振旋转效应的光纤激光器超宽光谱输出 |
| 3.4 基于多模光纤混合结构的锁模光纤激光器研究 |
| 3.4.1 实验装置 |
| 3.4.2 基于多模光纤混合结构的飞秒光孤子产生 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于非线性多模干涉的多孤子现象研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于非线性多模干涉的暗亮脉冲对输出 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果与讨论 |
| 4.3 基于非线性多模干涉的非平稳孤子输出 |
| 4.3.1 不同类型的孤子簇输出及分析 |
| 4.3.2 非传统孤子雨现象分析 |
| 4.4 基于非线性多模干涉的平稳孤子输出 |
| 4.4.1 可调谐高阶谐波输出 |
| 4.4.2 束缚态孤子输出 |
| 4.5 类噪声脉冲输出 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
四、NOLM对超短光孤子传输中高阶色散的抑制（论文参考文献）
- [1]基于新型二维材料光调制的全光纤脉冲激光器研究[D]. 李国儒. 山东大学, 2021(10)
- [2]光学模数转换器关键技术研究[D]. 张戌艳. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]用于深层生物组织多光子成像的飞秒光纤激光器研究[D]. 何鑫. 西北大学, 2020(01)
- [4]有机液芯光子晶体光纤设计及超连续谱产生的研究[D]. 郭延琛. 北京邮电大学, 2020(05)
- [5]锁模光纤激光器新颖非线性动力学行为的理论和实验探究[D]. 杜岳卿. 华中科技大学, 2020(01)
- [6]基横模被动锁模2微米光纤激光器[D]. 刘新星. 青岛科技大学, 2020(01)
- [7]基于光学非线性效应的全光量化研究[D]. 景世沛. 北京邮电大学, 2020(04)
- [8]掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究[D]. 于洋. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [9]高性能脉冲光纤激光器及其动力学特性研究[D]. 张春香. 湖南大学, 2020(02)
- [10]基于非线性多模干涉的被动锁模光纤激光器的研究[D]. 邹志明. 哈尔滨工业大学, 2019(01)