開題報告-XX同學-XX導師

河南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告（學生填表）學院：XXXX2014年3月30日課題名稱摻鉺光纖激光器的主動鎖模技術學生姓名專業(yè)班級課題類型論文指導教師職稱課題來源科研設計（或研究）的依據(jù)與意義摻雜光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，摻雜光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發(fā)出來：在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，造成激光工作物質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”，當適當加入正反饋回路（構成諧振腔）便可形成激光振蕩輸出。摻雜光纖激光器具有結(jié)構緊湊、微型化、全固化以及與傳輸光纖天然的通融性等特點。光纖芯徑小，在纖芯內(nèi)易于形成高功率密度，光纖的幾何形狀有具有極低的體積與表面比，再加上在單模狀態(tài)下激光與泵浦光可充分耦合，使得其轉(zhuǎn)換率高，激光閥值低。另外，光纖基質(zhì)有很寬的熒光譜，光纖可調(diào)參數(shù)多，選擇范圍大，因此可產(chǎn)生多激光譜線，再配以波長選擇器，即可獲得相當寬的調(diào)諧范圍。因此被認為是未來長距離、大容量、超高速光纖通信的理想光源。激光的優(yōu)點在于它具有良好的方向性、單色性和相干性。理想激光器的輸出光束應只具有一個模式。然而若不采取選模措施，多數(shù)激光器的工作狀態(tài)往往是多模的，這將直接影響激光的單色性和方向性。因此，如何設計與改進激光器的諧振腔以獲得單模輸出是一個重要課題。摻鉺光纖激光器中的參雜元素是在稀土元素鉺，很寬的鉺離子增益譜使可調(diào)諧激光器和鎖模激光器的設計成為可能。通過鎖模技術可以產(chǎn)生高功率的超短脈沖，從而能夠得到具有良好特性的激光，因此對鎖模技術的研究就顯的十分必要。國內(nèi)外同類設計（或同類研究）的概況綜述從1989年開始，光纖激光器研究的重點集中在鎖模的摻鉺光纖激光器上，這類激光器能在1.55Lm波段產(chǎn)生超短脈沖，并在光纖通信、超快現(xiàn)象、光纖傳感器等方面有應用價值，引起眾多研究人員的注意。如英國的南安普敦大學、日本的NTT、香港大學、南洋理工大學等多所高校和科研機構先后開展了這方面的研究工作。1996年，日本NTT接入網(wǎng)系統(tǒng)實驗室的E.Yoshida和M.Nakazawa設計了有理數(shù)諧波鎖模主動鎖模光纖環(huán)形腔激光器，該實驗在主動鎖模光纖環(huán)形腔激光器中使調(diào)制頻率與諧振頻率之間存在一個小的偏移量，從而獲得了重復頻率很高的脈沖輸出，在1.55Lm波長得到重復率為80~200GHz的脈沖輸出。2003年,王肇穎等人報道了一種“8”字型腔主被動混合鎖模光纖激光器。實驗中應用100m長的色散位移光纖、2.5GHz的LiNbO3調(diào)制器，由光纖放大器提供增益。在調(diào)制頻率為2.498GHz時,獲得了脈寬為12ps的脈沖輸出,中心波長為1543nm、相應的頻譜寬度0.22nm、時間脈寬積0.33。2004年，MathiasMoenster等人報道一種利用半導體可飽和吸收鏡(SESAM)作為鎖模工具的摻Nd3+微結(jié)構光纖激光器。它利用半導體可飽和吸收鏡(SESAM)作為腔的端面鏡來實現(xiàn)自啟動，并且維持被動鎖模運行。實驗結(jié)果得到了脈寬為26ps、脈沖能量為0.7nJ，的穩(wěn)定脈沖輸出。2005年，MathiasMoenster等人對上述激光器光纖端面的處理進行了改進，利用電弧熔化連接工具封閉端面,實現(xiàn)了脈寬為400fs、脈沖能量高達100pJ的光脈沖輸出。2006年，A.Isomaki等人用類似的結(jié)構實現(xiàn)了被動鎖模。實驗采用實芯光子帶隙(SC-PBG)光纖作為增益介質(zhì)和色散補償器，實現(xiàn)了脈寬為335fs激光輸出，時間帶寬積為0.37,已接近脈沖運轉(zhuǎn)的變換極限。2006年,周曉芳等人設計了一種基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應的被動鎖模激光器。它以光纖線圈結(jié)構作為偏振控制器,利用光纖的彈光效應改變光纖中的雙折射,從而控制光纖中光波的偏振態(tài)。實驗中通過改變泵浦功率分別獲得了調(diào)Q鎖模和鎖模兩種穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài),其中調(diào)Q鎖模的中心波長為1051nm、光譜寬度為11.5nm:鎖模輸出的中心波長為1051nm、光譜寬度為13.8nm、重復頻率為19MHz、最大輸出功率為13.2mW,并且脈沖寬度可達到100fs量級課題設計（或研究）的內(nèi)容(1)光纖激光器調(diào)Q原理和技術。(2)光纖激光器基于振幅調(diào)制的主動鎖模原理。計算鎖模激光的光強。(3)分析輸出脈沖的時域和頻域特性，對摻鉺光纖激光器主動鎖模進行實驗設計和優(yōu)化。4.設計（或研究）方法(1)根據(jù)已有知識建立理論模型(2)運用matlab對理論模型進行分析、仿真計算，(3)分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。5.實施計劃(1)1-4周，查閱相關資料，學習激光原理的基礎知識。(2)5-8周，對查得的資料進行分析總結(jié)，構建鎖模光纖激光器的理論模型，對理論模型進行分析和仿真計算，得出結(jié)論。(3)9-12周，論文寫作。將分析和計算結(jié)果