飛秒激光光學頻率梳的噪聲特性研究.pdf

1、飛秒飛秒激光激光光學頻率梳的噪聲特性研究光學頻率梳的噪聲特性研究ResearchontheNoiseacteristicofFemtosecondLaserOpticalFrequencyComb領域：光學工程研究生：田昊晨指導教師：胡明列教授宋有建副研究員企業(yè)導師：劉慶京研究員天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一五年十二月摘要飛秒光學頻率梳噪聲特性的研究是優(yōu)化激光器輸出、產(chǎn)生低噪聲飛秒激光光源的基礎，是降低和補償激光器噪聲技術的研究

2、和實現(xiàn)覆蓋更寬微波、光學波段的光學頻率梳的重要理論依據(jù)。對于精密光學測量、時間基準的標定、阿秒光學脈沖的產(chǎn)生、相干脈沖合成、光學頻率梳齒的復制和遠距離傳輸?shù)葢糜兄钸h的意義。單向脈沖傳輸方程包含脈沖電場的信息，很好地描述了脈沖電場在介質中的傳輸和演化過程，本論文從基于單向脈沖傳輸方程的激光器的數(shù)值模型出發(fā)，探索光學頻率梳的噪聲特性，以降低飛秒激光器的噪聲為目標，對飛秒光學頻率梳齒的噪聲特性進行了系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了相干脈沖合成。本論文的

3、主要工作可以概括為以下幾個部分：1.對單向脈沖傳輸方程進行了推導，使用分步傅里葉和四階龍格庫塔相結合的算法對單向脈沖傳輸方程進行了數(shù)值求解。2.以單向脈沖傳輸方程為主方程，對鈦寶石飛秒激光器進行了數(shù)值模型的建立，對超短脈沖在激光器內的動力學過程進行了模擬。在腔內凈色散13fs2的條件下，得到半高全寬133nm的光譜輸出，47fs的時域脈沖輸出，單脈沖能量為39nJ。實驗研究了緊湊型寬帶可調諧鈦寶石飛秒激光器，獲得了中心波長在740nm至

4、893nm的可調諧超短脈沖輸出，中心波長為800nm時輸出功率達800mW，中心波長為890nm時輸出功率可達420mW。寬光譜輸出時，光譜范圍可覆蓋730~870nm。3.對光學頻率梳噪聲的基本理論進行了詳細闡述。在激光器的數(shù)值模型中加入量子噪聲，對光學頻率梳齒的橡皮筋模型和脈沖時間抖動特性進行了模擬。4.實驗研究了兩臺獨立運轉的摻鐿光纖飛秒激光器的相干脈沖合成。使用光學平衡互相關的方法鎖定兩臺激光器的重復頻率，得到兩臺激光器的剩余相