【摘 要】
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锁模光纤激光器近年来发展势头迅猛,尤其是在针对锁模技术的突破中,朝着超短的持续时间、高光束质量和高峰值功率等方向发展。而基于多模干涉效应（NL-MMI）的锁模方式成为了近年来的研究热点,与二维材料相比,NL-MMI效应损伤阈值高、具有全光纤结构等优点;与非线性偏振旋转（NPR）和非线性放大环形镜（NALM）相比,不依赖偏振态,结构简单、具有可调谐的非线性可饱和吸收特性。本论文围绕基于NL-MMI效
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锁模光纤激光器近年来发展势头迅猛,尤其是在针对锁模技术的突破中,朝着超短的持续时间、高光束质量和高峰值功率等方向发展。而基于多模干涉效应（NL-MMI）的锁模方式成为了近年来的研究热点,与二维材料相比,NL-MMI效应损伤阈值高、具有全光纤结构等优点;与非线性偏振旋转（NPR）和非线性放大环形镜（NALM）相比,不依赖偏振态,结构简单、具有可调谐的非线性可饱和吸收特性。本论文围绕基于NL-MMI效应的单模-多模-单模光纤（SMS）锁模开展了如下几方面的研究:1.首先我们介绍了目前主流的几种锁模方式,详细的对比了NL-MMI锁模与二维材料锁模、NPR、NALM的不同之处,并且介绍了各种锁模方式的形成机理。分别对谐振腔内的色散和非线性展开讨论,研究其对锁模脉冲的影响。探究了基于NL-MMI效应的锁模原理,推导了多模干涉效应锁模的必要条件。2.其次研究了1.5μm负色散区基于NL-MMI效应的高阶谐波锁模,首先搭建了光纤环形腔结构,利用偏振控制器（PC）引入额外非线性相移,放宽了对多模光纤长度的精确要求,实现了传统孤子锁模;在此基础上,利用根据孤子面积理论,采用在腔内增加单模光纤的方法来实现了孤子的分裂;利用SMS可饱和吸收特性可调节的特点,解决了脉冲不稳定现象。最终实现了880阶次的谐波,在1.28 MHz的基频条件下,最高重复频率可达1.127 GHz,脉冲宽度为960 fs。3.之后探究了NL-MMI效应在大能量孤子传输方面的优势,采用SMS结构的反饱和吸收特性用以生成方波脉冲;结合SMS结构的高损伤阈值,在提高泵浦功率的情况下成功输出耗散孤子共振（DSR）脉冲,DSR脉冲能量可以自6.26 n J增加至8 n J,在1129 m W的泵浦功率下获得了10.51 m W输出功率。4.最后我们探究了NL-MMI锁模中偏振态的作用,无论是在谐波锁模的实验中,还是在耗散孤子共振的实验中,我们都发现可以通过改变偏振态进而改变SMS结构的调制深度和非饱和损耗等参数来调整非线性透过率,这种全光纤化且非线性透射率可调节的特性也为今后光纤激光器的集成化和多样性提供了更多选择。
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