基于微纳光纤石墨烯锁模器的多波长脉冲光纤激光器研究

Multiwavelength passively mode-locked fiber lasers become one of the hot topics in field of lasers because of their important applications,such as in wavelength-division multiplexing optical communication,optical code division multiplexing system,optical fiber sensors,and optical measurments.Because most of the present multiwavelength pulsed fiber lasers need to insert a modulator in cavities, this project will employ micro/nano fiber graphene mode-locker to obtain stable multiwavelength passively mode-locked fiber lasers at room temperature.We will mainly investigate:(1)the effects of the structure of micro/nano fiber and the depositon degree of graphene on characteristics of mulitiwavelength pulses;(2)the achivement of multiwavelength pulses at ITU-T wavelength grid;(3)the temporal characters of the multiwavelength pulses and their internal mechanisms;(4)the impact of the net cavity dispersion on pulses characters;(5)the tunability of multiwavelength pulses. Through the above investigations, we will discover the internal mechanisms of multiwavelength passively mode-locked fiber lasers,design several simple,low cost and stable multiwavelength passively mode-locked fiber lasers,provide new ideas and technologies for multiwavelength pulsed lasers designing.Carrying out this project will not only enhance our understanding to the physical characteristics of multiwavelength passively mode-locked fiber lasers, but also has important value on the development of fiber lasers.

多波长被动锁模光纤激光器在波分复用、码分复用、光纤传感、光学测量等领域有重要的应用价值，是当今光纤激光器领域中的研究热点之一。针对目前多波长脉冲光纤激光器普遍要外加调制器获得锁模脉冲输出的问题，本项目拟采用微纳光纤石墨烯锁模器来获得室温稳定的多波长被动锁模光纤激光器。主要研究：（1）微纳光纤的结构参数及石墨烯沉积程度对多波长被动锁模脉冲特性的影响；（2）获得ITU-T标准波长间隔的多波长被动锁模脉冲；（3）多波长脉冲的时域特性及其内在物理机制；（4）不同腔内净色散值对多波长脉冲特性的影响；（5）多波长锁模脉冲的可调谐特性。通过上述研究，揭示多波长被动锁模光纤激光器的内在物理机制，设计出结构简单、成本低廉、室温稳定的多波长被动锁模光纤激光器，为多波长脉冲光源的设计提供新的思路和技术方案。本项目的开展，不仅能加深对多波长被动锁模光纤激光器物理特性的理解，而且对光纤激光技术的发展具有重要的意义。

多波长被动锁模光纤激光器在许多领域有重要的应用价值。研究清楚其锁模原理、锁模脉冲的时域特性，有利于设计出结构简单、成本低廉的多波长光纤激光器，为其潜在的应用提供理论和技术支持。本项目研究了微纳光纤石墨烯锁模器的制作及其在光纤激光器中的应用，挖掘了该器件的高非线性特性，产生了百GHz高重频脉冲，其波长间距和重复率取决于梳状滤波器的自由光谱范围；同时也研究了多波长基频锁模脉冲的时域特性，设计了新型梳状滤波器，观察到了新型的孤子非线性现象。主要工作有：.（1）研制了不同特性的微纳光纤石墨烯锁模器，获得了不同类型的锁模脉冲，产生了新型孤子分子-结构孤子分子。.（2）双波长耗散孤子共振（DSR）脉冲的产生：在基于微纳光纤石墨烯锁模器的激光器中获得了双波长DSR。.（3）百GHz超高重频脉冲光纤激光器：我们发现微纳光纤石墨烯锁模器具有超高的非线性特性，首次利用该特性实现了百GHz超高重频脉冲。同时，该方法产生的脉冲的重复率，只需控制腔内梳状滤波器的波长间隔即可。.（4）可调谐多波段超高重频脉冲光纤激光器：充分利用NPR滤波效应和耗散四波混频锁模技术实现了多功能、多波段、超高重频脉冲输出。.（5）多波长基频锁模脉冲的时域特性：研究了多波长基频脉冲的产生及其物理特性。澄清了基于梳状滤波器与腔内自滤波效应产生的多波长脉冲时域特性上的不同；也澄清了同样是基于梳状滤波器，多波长基频锁模和高重频锁模脉冲原理和特性不同。.（6）新型梳状滤波器的设计：设计了基于掺镱光纤非线性效应的梳状滤波器，实现滤波器的中心波长光控可调。为实现可调谐多波长激光输出提供了新的技术方案。.（7）特殊孤子非线性现象：我们扩展了研究内容，利用新型可饱和吸收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。. 以上这些研究有助于加深对多波长被动锁模光纤激光器物理特性的理解，为设计结构简单、成本低廉的多波长激光器提供技术借鉴。