基于非线性环路反射镜的拉曼耗散孤子光纤激光器的研究

In the past few years, mode-locked Raman fiber lasers, which have the advantage of wavelength-agility, have attracted much attention due to their wide applications in fields such as research, biology, communication and environmental monitoring. However, their characteristics such as pulse energy, pulse width, and stability of the pulse train are worse than the rare-earth-doped counterparts. As one of the well-studied ultrafast fiber laser mechanism, dissipative soliton (DS) mode-locking is a valid technique to improve pulse energy and stability. Therefore, the combination of the mode-locked Raman fiber laser technology and the DS mode-locking technology can lead to the realization of Raman dissipative soliton fiber laser, which is of great importance for both academic researches and practical applications. In this project, we will investigate the characteristics of a novel Raman dissipative soliton fiber laser. Nonlinear optical loop mirror will be used as the saturable absorber to realize all-fiber and all-polarization-maintaining laser cavity design. Through the numerical simulation and experimental research, we aim to achieve a Raman dissipative soliton fiber laser with high pulse energy and stability.

由于锁模拉曼光纤激光器具有波长灵活性，它在科研、生物、通信、环境监测等领域均有重要应用，是近几年来锁模光纤激光技术领域的研究热点。但是，目前锁模拉曼光纤激光器和传统基于稀土增益的锁模光纤激光器相比，其输出脉冲在能量，脉宽和时域稳定性上仍具有非常大的劣势。耗散孤子锁模作为一种成熟的超快脉冲产生机制，可以有效提高锁模光纤激光器输出脉冲的能量和时域稳定性。所以将锁模拉曼光纤激光技术与耗散孤子技术相结合，实现拉曼耗散孤子光纤激光器，其具有重要的学术研究价值和实际应用意义。本项目拟开展新型拉曼耗散孤子光纤激光器的研究，利用非线性环路反射镜作为饱和吸收体，实现全保偏全光纤的腔体设计。同时结合耗散孤子形成的机理，通过理论模拟和实验研究，实现高脉冲能量，高时域稳定性的拉曼耗散孤子输出。

超快激光凭借其脉冲宽度窄、峰值功率高等优点具有极高的应用价值和研究意义，是激光技术的研究热点。超快光纤激光器更是兼具结构紧凑、光束质量好、光路免调节等优势，成为近几年国内外大力发展的超快激光器类型。传统稀土型超快光纤激光器受限于稀土离子的能级，只能在分立的光谱范围内实现激光输出。把超快光纤激光的输出波长拓展到离子跃迁无法覆盖的波段，不仅是超快激光技术发展的本身趋势，同时也能满足科研、医疗等领域众多应用的实际需求。..作为一种特殊增益方式，光纤中的拉曼散射效应具有波长灵活的优点。所以基于拉曼增益的超快光纤激光可以有效突破稀土型超快光纤激光输出光谱范围的限制。被动锁模是获得超快脉冲的有效手段。然而，锁模拉曼光纤激光器和传统基于稀土增益的锁模光纤激光器相比，其输出脉冲在能量，脉宽和时域稳定性上仍具有非常大的劣势。耗散孤子锁模作为一种成熟的超快脉冲产生机制，可以有效提高锁模光纤激光器输出脉冲的能量和时域稳定性。所以将锁模拉曼光纤激光技术与耗散孤子技术相结合，实现拉曼耗散孤子光纤激光器，具有重要的学术研究价值和实际应用意义。..本项目通过开展新型拉曼耗散孤子光纤激光器的研究，利用非线性环形镜作为饱和吸收体，实现全保偏全光纤的腔体设计，从而保证输出脉冲的长期稳定性。同时结合耗散孤子形成的机理，通过理论模拟和实验研究，实现了高脉冲能量，高时域稳定性的拉曼耗散孤子输出。在此基础上，探明了非线性环形镜锁模的技术要点，并进一步研发了一系列的新型非线性环形镜锁模光纤激光器。相关成果以10篇论文的形式发表在国内外优秀期刊上。研发的超快拉曼光纤激光器具有波长灵活、环境稳定等优点。这种特殊波长、高稳定的超快激光光源在科研、生物、医疗、通信、环境监测等领域均有重要应用。