光纤激光器中耗散孤子共振的矢量特性研究

Dissipative soliton resonance (DSR)is a new nonlinear phenomenon.This kind of pulse can circumvent wave-breaking and increase the pulse energy infinitely as the pump power increases, which has important applications in high energy lasers. The present investigations focus on the scalar DSR in fiber lasers. However,the current theory of scalar DSR can not explain all of the experimental phenomena,therefore this project extends the investigation of scalar DSR to vector DSR for deeperly discovering the general characteristics of DSR.Based on our study of scalar DSR,we will construct passively mode-locked fiber lasers without polarization-dependent loss in cavity to research the mechanism and characteristics of vector DSR pulses theoretically and experimentally,finding out the influence of key cavity parameters on the features of vector DSR,distinguishing the similarities and differences between vector DSR and scalar DSR,conventional vector solitons. Through optimizing the cavity designing,we plan to obtain group velocity locked vector DSR pulses, polarization-locked vector DSR pulses and polarization rotation vector DSR pulses etc.The investigation of this project will not only deepen the understanding of the generation mechanism and dynamics of DSR pulses,enrich the study of vector soltions,but also has importance to the development of fiber laser techonologies.

耗散孤子共振（DSR）是一种新型的孤子非线性现象。这种孤子在泵浦功率不断增加的情况下能够完全抵御光脉冲分裂并使得脉冲能量无限增加，在高能量激光器研制方面具有重要的应用价值。目前光纤激光器中DSR的研究都集中在标量特性方面。然而，现有的标量DSR理论不能解释所有实验现象，为此本项目将标量DSR现象的研究工作扩充到矢量特性上，更深层次揭示DSR的一般物理特性。在我们已有关于标量DSR研究的基础上，拟搭建偏振损耗无关的被动锁模光纤激光器，从理论和实验两方面系统研究矢量DSR脉冲的产生机理及特性。明确激光腔内各关键参数对矢量DSR特性的影响；区分矢量DSR脉冲与标量DSR、普通矢量孤子的异同点；通过优化设计激光腔，获得群速度锁定、偏振锁定、偏振旋转等类型矢量DSR脉冲。本项目的开展，不仅能加深对DSR脉冲产生机理和动力学特性的理解，丰富矢量孤子的研究，而且对光纤激光技术的发展具有重要意义。

耗散孤子共振（DSR）是锁模激光器实现高能量脉冲输出的极有前景的新方法。对DSR现象的研究有利于加深对其形成机制和本质特性的认识，区分与其它类型脉冲的异同点，为其在方波和高能量领域的潜在应用提供理论和技术支持。本项目采用以实验为主，数值计算与理论分析为辅的研究手段，研究了DSR、类噪声脉冲及普通孤子脉冲的动力学特性。主要工作有：.（1）首次获得了1160 nm波段的DSR。采用NPR锁模技术，在掺铋光纤激光器中产生了DSR，随着泵浦功率的升高，该脉冲从高斯型逐渐演化为方波，脉宽也随之增加。.（2）在金纳米棒/二氧化硅核壳结构材料为锁模器的掺铒光纤激光器中观察到了群速度锁定的矢量DSR。两偏振成分的频移量为0.2 nm, 在时域上实现了同步输出。.（3）获得了1060 nm波段单/双波长DSR。首先采用NPR锁模技术获得单波长DSR；其次，将自行研制的微纳光纤石墨烯锁模器接入设计好的掺镱光纤激光器中，获得了1061.8 nm和1068.8 nm双波长DSR。.（4）澄清了DSR方波脉冲与具有类似物理特性的类噪声方波脉冲的区别。通过设计腔的参数，在NALM锁模的“8”字型光纤激光器中获得了在时域脉冲上表现出类似DSR物理特性的方波脉冲。经过进一步分析，证实为类噪声方波脉冲。这为我们区别DSR脉冲和普通的方波脉冲提供了借鉴，对加深理解DSR现象有重要的科学意义。.（5）孤子矢量特性的研究：①“方波”脉冲的矢量特性研究，在石墨烯可饱和吸收体锁模的掺镱光纤激光器中，获得了群速度锁定矢量孤子分子；②首次获得了群速度锁定的矢量类噪声脉冲，两偏振分量的波长偏移量可达4.8 nm，远大于常规孤子捕获的波长偏移量。实验结果丰富了类噪声脉冲的特性。.（6）孤子非线性现象及高重频脉冲的研究。我们扩展了研究内容，利用新型二维材料的优良非线性光学特性，设计激光腔的参数，研究了孤子非线性现象，如耗散怪波、孤子爆炸等，也获得了GHz量级的高重频脉冲。.本课题研究了DSR的产生及类DSR脉冲的特性、各类矢量孤子、孤子非线性现象等。这些研究有利于对DSR及其其它类型脉冲的物理本质的理解。