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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