基于Mach-Zehnder干涉儀的自相似激光器壓縮系統設計

龐亮雨,張巧芬,高梓皓,陳楚浜,吳銘揚

(1.廣東工業大學 機電工程學院,廣州 510006; 2.廣東工業大學 精密微電子制造技術重點實驗室,廣州 510006)

引 言

高功率超短脈沖[1]由于超強特性和較高的峰值功率而被廣泛應用,如光時分復用通信[2]、金屬玻璃激光切割[3]、納米連接[4]等等。高功率超短脈沖可以通過價格昂貴的鎖模激光器[5-8]直接產生,或者通過脈沖壓縮技術[9-13]獲得。大多數的鎖模激光器[14]產生的脈沖脈寬低至幾皮秒,再通過脈沖壓縮方法來獲得飛秒脈沖。在最近的研究中,不少學者通過級聯單模光纖來獲取峰值功率較高的超短脈沖,雖然能夠獲得峰值功率高的超短脈沖,但是脈沖基座較大[15-16]。馬赫-曾德爾干涉儀(Mach-Zehnder interferometer,MZI)[17]作為脈沖壓縮方法之一,其優點是在獲取脈寬較窄的脈沖同時能夠減小基座脈沖能量。自相似脈沖[18-21]能夠在傳輸過程中保持波形不分裂且啁啾嚴格線性,非常有利于通過脈沖壓縮技術來獲得高功率的超短脈沖。基于此,本文作者研究設計了一種基于級聯單模光纖的MZI的自相似鎖模激光器脈沖壓縮系統。

本文中將中心波長為1550 nm的高斯脈沖輸入自相似鎖模激光器中,主要研究了自相似脈沖的演化情況以及自相似脈沖在MZI的壓縮特性。本文作者將具有不同2階色散的單模光纖級聯起來,分析了脈沖的峰值功率、半峰全寬等參數,優化設計了干涉儀上下臂的單模光纖的最佳長度,最后分析了3階色散對于脈沖壓縮的影響。

1 自相似脈沖產生及MZI的理論分析

自相似脈沖可由光纖激光器、色散漸減光纖或非線性漸增光纖產生,本文中采用摻鉺鎖模激光器來實現自相似脈沖的演化。……