耦合输出比对被动锁模光纤激光器性能影响研究

"被动锁模光纤激光器的耦合输出比是影响其性能的关键因素。通过理论和实验研究，发现腔内增益与耦合输出比的最佳比例在小信号增益为7.5 dB时约为30%。实验中，使用3米长的增益光纤，比较了不同耦合输出比下的激光器表现。结果表明，耦合输出比在5%至10%之间时，脉冲谱宽最宽，可超过25.4纳米，并具有较大的谱宽调谐范围。耦合输出比为10%和30%时，脉冲波动最小。当耦合输出比达到70%左右时，单脉冲能量最大，可以达到3.86 nJ。耦合输出比为30%时，可以在保持较小的脉冲幅值波动的同时，获取最大脉冲能量。耦合输出比为10%则是实现脉冲波动小、谱宽宽和能量大平衡的理想选择。在3米长增益光纤和耦合输出比为10%的条件下，激光器能产生重复频率15.87 MHz、谱宽25.4 nm、单脉冲能量约0.52 nJ的脉冲激光，且该性能对工作台振动、激光器移动及普通温度变化等环境因素具有较好的稳定性，仅存在约4%的脉冲幅值波动。" 这篇摘要讨论的是被动锁模光纤激光器的耦合输出比(R)对其输出特性的影响。被动锁模是一种激光振荡技术，通过非线性效应自发地产生短脉冲，常用于高速通信、光谱学、医学和材料加工等领域。耦合输出比是指激光器内部增益介质与输出耦合器之间的功率分配比例。研究指出，这个比例对于激光器产生的脉冲质量和稳定性至关重要。 理论仿真揭示，要获得高质量的脉冲，增益与耦合输出比应有一个最优匹配，具体在小信号增益为7.5 dB时，耦合输出比应设在30%左右。实验部分通过改变耦合输出比，观察到不同的激光器性能。例如，耦合输出比在5%至10%之间时，脉冲谱宽最宽，适合于宽带应用；而耦合输出比在10%和30%时，脉冲的稳定性最好，波动幅度小。此外，耦合输出比在70%左右时，单个脉冲的能量最大，这对于需要高能量脉冲的应用是有利的。 综合考虑性能平衡，耦合输出比为10%是一个理想的折衷点，它能同时保证较小的脉冲波动、较宽的谱宽和相对较高的能量。在3米长的增益光纤和耦合输出比10%的条件下，激光器实现了15.87 MHz的重复频率、25.4纳米的谱宽和约0.52 nJ的单脉冲能量，而且这种性能在一定程度上对环境扰动有良好的鲁棒性。这表明，在实际应用中，耦合输出比的精细调整能够优化被动锁模光纤激光器的性能，以满足特定需求。