傅里叶域锁模光纤激光器机理与特性研究

为满足光学相干层析成像（OCT）及光纤传感等领域对高性能扫频光源的迫切需求，克服传统扫频光源中波长扫描速度的瓶颈，傅里叶域锁模（FDML）技术应运而生。傅里叶域锁模是激光器一种新的运行模式，具有丰富物理内涵和诸多独特性质。本项目拟建立FDML光纤激光器的理论模型，对其运行机制及波长扫描特性进行深入细致的研究，分析各项关键物理参数对其输出特性的影响；解决优化设计与实际应用中的关键技术问题，实现单向、线性、分立波长扫描的高性能扫频激光输出。通过以上研究，更深层次地挖掘傅里叶域锁模技术的本征性潜力，充分发挥FDML光纤激光器的技术优势，为拓展其在OCT、光纤传感及光纤通信系统应用的深度和广度奠定基础。由于FDML光纤激光器所具有的众多优点及丰富的物理内涵，其原理性研究以及性能的提高必将成为光纤激光器发展中的一个亮点。因此，本项目工作的开展不仅具有应用价值，而且具有重要的科学意义。

项目工作基本按照最初的执行计划进行，一方面对傅里叶域锁模光纤激光器及波长扫描光源进行了理论及实验研究，另一方面对基于光纤激光器的微波光子学应用进行了探索性实验，并取得了一系列创新性成果：发表标注项目资助文章15篇，包括10篇SCI收录的国际期刊文章、3篇EI收录的国际会议论文、1篇中文核心期刊论文、1篇中国科技在线论文；申报专利一项；在项目资助基础上获批广东省自然科学基金面上项目一项。主要内容有：.1, 对傅里叶域锁模光纤激光器的运行机制进行了分析，综述了其实现技术及新型应用，文章发表于中国科技论文在线；.2, 对傅里叶域锁模光纤激光器进行了实验研究，重点分析了腔内滤波器工作状态对激光器输出特性的影响，为激光器工作状态的优化提供了有效依据；此外，还首次实现了三阶谐波傅里叶域锁模，文章发表于中国科技论文；.3, 对傅里叶域锁模光纤激光器输出的RF谱进行了深入细致的实验研究，并建立了相关理论模型，提出谐波傅里叶域锁模激光器中超模噪声的峰值可作为激光输出相干性的一个判据，并可利用超模噪声的峰值变化情况监测腔内滤波器的驱动频率的频偏，进而进行频偏校正。文章发表于Optics Express，为光学学科影响因子最高期刊；.4, 提出若干波长扫描激光光源及多波长光纤激光器新型实现方案，在Optics Express，Optics & Laser Technology等国际刊物发表文章4篇、国际会议文章1篇；.5, 对基于光纤激光器的微波光子信号处理技术进行了研究，并分析了激光器输出特性对最终处理器性能的影响，在IEEE Photonics Technology Letters，Optics & Laser Technology等国际刊物发表文章5篇、国际会议文章2篇。.6, 结合项目内容培养了4名硕士研究生；在此项目研究内容基础上，提炼出新的研究方向，2012年获批广东省自然科学基金一项。. 总之，项目组成员较好的完成了项目预期的计划任务，取得了各项预期的研究成果，基本达到了项目申请书中所列的各项考核指标，在发表高水平文章方面超出了预期目标。通过项目的研究工作，对傅里叶域锁模及波长扫描光源运行机制有了透彻理解，对激光器特性优化及应用提供了有效依据。