开题报告-XX同学-XX导师

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：XXXX2014年3月30日课题名称掺铒光纤激光器的主动锁模技术学生姓名专业班级课题类型论文指导教师职称课题来源科研设计（或研究）的依据与意义掺杂光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，掺杂光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。掺杂光纤激光器具有结构紧凑、微型化、全固化以及与传输光纤天然的通融性等特点。光纤芯径小，在纤芯内易于形成高功率密度，光纤的几何形状有具有极低的体积与表面比，再加上在单模状态下激光与泵浦光可充分耦合，使得其转换率高，激光阀值低。另外，光纤基质有很宽的荧光谱，光纤可调参数多，选择范围大，因此可产生多激光谱线，再配以波长选择器，即可获得相当宽的调谐范围。因此被认为是未来长距离、大容量、超高速光纤通信的理想光源。激光的优点在于它具有良好的方向性、单色性和相干性。理想激光器的输出光束应只具有一个模式。然而若不采取选模措施，多数激光器的工作状态往往是多模的，这将直接影响激光的单色性和方向性。因此，如何设计与改进激光器的谐振腔以获得单模输出是一个重要课题。掺铒光纤激光器中的参杂元素是在稀土元素铒，很宽的铒离子增益谱使可调谐激光器和锁模激光器的设计成为可能。通过锁模技术可以产生高功率的超短脉冲，从而能够得到具有良好特性的激光，因此对锁模技术的研究就显的十分必要。国内外同类设计（或同类研究）的概况综述从1989年开始，光纤激光器研究的重点集中在锁模的掺铒光纤激光器上，这类激光器能在1.55Lm波段产生超短脉冲，并在光纤通信、超快现象、光纤传感器等方面有应用价值，引起众多研究人员的注意。如英国的南安普敦大学、日本的NTT、香港大学、南洋理工大学等多所高校和科研机构先后开展了这方面的研究工作。1996年，日本NTT接入网系统实验室的E.Yoshida和M.Nakazawa设计了有理数谐波锁模主动锁模光纤环形腔激光器，该实验在主动锁模光纤环形腔激光器中使调制频率与谐振频率之间存在一个小的偏移量，从而获得了重复频率很高的脉冲输出，在1.55Lm波长得到重复率为80~200GHz的脉冲输出。2003年,王肇颖等人报道了一种“8”字型腔主被动混合锁模光纤激光器。实验中应用100m长的色散位移光纤、2.5GHz的LiNbO3调制器，由光纤放大器提供增益。在调制频率为2.498GHz时,获得了脉宽为12ps的脉冲输出,中心波长为1543nm、相应的频谱宽度0.22nm、时间脉宽积0.33。2004年，MathiasMoenster等人报道一种利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模工具的掺Nd3+微结构光纤激光器。它利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为腔的端面镜来实现自启动，并且维持被动锁模运行。实验结果得到了脉宽为26ps、脉冲能量为0.7nJ，的稳定脉冲输出。2005年，MathiasMoenster等人对上述激光器光纤端面的处理进行了改进，利用电弧熔化连接工具封闭端面,实现了脉宽为400fs、脉冲能量高达100pJ的光脉冲输出。2006年，A.Isomaki等人用类似的结构实现了被动锁模。实验采用实芯光子带隙(SC-PBG)光纤作为增益介质和色散补偿器，实现了脉宽为335fs激光输出，时间带宽积为0.37,已接近脉冲运转的变换极限。2006年,周晓芳等人设计了一种基于非线性偏振旋转效应的被动锁模激光器。它以光纤线圈结构作为偏振控制器,利用光纤的弹光效应改变光纤中的双折射,从而控制光纤中光波的偏振态。实验中通过改变泵浦功率分别获得了调Q锁模和锁模两种稳定运转状态,其中调Q锁模的中心波长为1051nm、光谱宽度为11.5nm:锁模输出的中心波长为1051nm、光谱宽度为13.8nm、重复频率为19MHz、最大输出功率为13.2mW,并且脉冲宽度可达到100fs量级课题设计（或研究）的内容(1)光纤激光器调Q原理和技术。(2)光纤激光器基于振幅调制的主动锁模原理。计算锁模激光的光强。(3)分析输出脉冲的时域和频域特性，对掺铒光纤激光器主动锁模进行实验设计和优化。4.设计（或研究）方法(1)根据已有知识建立理论模型(2)运用matlab对理论模型进行分析、仿真计算，(3)分析仿真结果，得出结论。5.实施计划(1)1-4周，查阅相关资料，学习激光原理的基础知识。(2)5-8周，对查得的资料进行分析总结，构建锁模光纤激光器的理论模型，对理论模型进行分析和仿真计算，得出结论。(3)9-12周，论文写作。将分析和计算结果