2　實驗結(jié)果與分析

　　在實驗中，通過改變泵浦功率，并認真調(diào)節(jié)偏振控制器的PC1和PC2，我們分別獲得了穩(wěn)定的基頻鎖模，高次諧波鎖模，調(diào)Q鎖模和調(diào)Q脈沖輸出。

　　2.1　穩(wěn)定的基(波)頻鎖模

　　偏振旋轉(zhuǎn)鎖模的實驗關(guān)鍵是在一定的泵浦功率下精確調(diào)整PC1和PC2，使脈沖兩翼的強度低而中心部分的強度高，脈沖在腔內(nèi)循環(huán)傳輸?shù)慕Y(jié)果使脈沖寬度不斷壓縮，從而形成穩(wěn)定的超短脈沖輸出。因此在不同的泵浦功率下，一般都可以實現(xiàn)連續(xù)鎖模。對我們的這臺激光器，鎖模的閾值泵浦功率為10 mW，稍微降低泵浦功率，仍可穩(wěn)定工作，直到泵浦功率為9 mW時，鎖模脈沖熄滅。當增大泵浦功率，同時認真調(diào)整PC1和PC2，鎖模脈沖的幅值會逐漸增大，輸出功率增強，當泵浦功率為32.5 mW時，脈沖序列如圖2所示，脈沖的重復頻率為15.89 MHz。光譜圖如圖2所示，譜寬為9.9 nm，激光的中心波長為1.557 3 nm。假設(shè)輸出脈沖為雙曲正割型，則根據(jù)ΔνΔt=0.315，可以得到變換極限脈寬為257 fs，這與通常文獻所報導的同類激光器結(jié)果相類似。但實際脈沖可能會寬些，由于本實驗室自相關(guān)器測量系統(tǒng)出了問題，未能得到實際測量值。

Er3+-Yb3+共摻雜光纖激光器輸出脈沖及光譜圖

　　2.2　諧波鎖模脈沖輸出

　　當我們增大泵浦功率，或者在一定泵浦功率下，反復調(diào)整2個偏振控制器，高次諧波鎖模光脈沖很容易形成，而且激光器輸出光脈沖序列會發(fā)生復雜的變化，其重復率為基頻重復率的整數(shù)倍，實驗現(xiàn)象十分有趣：當偏振控制器固定在某一位置，在一個較低的泵浦功率下，形成基頻鎖模脈沖，這時我們加大泵浦功率，在示波器上你會觀察到，脈沖的幅度值并不增加，而是減小，當減小到一半時，1個脈沖突然分裂成2個脈沖，形成二次諧波鎖模序列，脈沖重復率恰好是基頻鎖模脈沖的2倍。當繼續(xù)增加泵浦功率時，有時會分裂成三次諧波鎖模序列，重復率正好是基頻鎖模脈沖的3倍(47.68 MHz)。然而，當泵浦功率并不大時，同樣也可以實現(xiàn)諧波鎖模。

二次諧波鎖模脈沖及光譜圖

三次諧波鎖模脈沖及光譜圖#p#分頁標題#e#

幅值不等和多峰的三次鎖模脈沖序列

        當我們將PC1和PC2調(diào)到適當位置，泵浦功率從0開始加大，當泵浦功率為10 mW時，直接形成了3次諧波振蕩，而且非常穩(wěn)定，這時再增加泵浦功率，諧波脈沖的幅值會增大。由此可見，高次諧波的產(chǎn)生不一定僅靠增加泵浦功率，而是取決于泵浦功率與偏振控制的結(jié)合。另外，當我們調(diào)整偏振控制器，或增大泵浦功率時，高次諧波的表現(xiàn)形式各不相同，譬如，雖然也是二次諧波、三次諧波，但脈沖的幅值并不相等，但很有規(guī)律；有時在1個周期內(nèi)有2個脈沖，有人稱之為團簇型高次諧波脈沖。圖3為穩(wěn)定的二次諧波脈沖序列及其對應(yīng)的光譜圖；圖4為三次諧波的脈沖序列及其對應(yīng)的光譜圖。圖5為幅值不等的三次諧波脈沖序列和出現(xiàn)多峰的三次諧波序列圖。

　　2.3　調(diào)Q鎖模光脈沖

　　當泵浦功率達到75 mW時，仔細調(diào)諧PC1和PC2，我們觀察到了調(diào)Q鎖模現(xiàn)象，如圖6分別為調(diào)Q鎖模的光脈沖序列和調(diào)Q鎖模的光譜圖。這種調(diào)Q鎖模實際上等效于腔內(nèi)同時存在快慢2種可飽和吸收體，因為在一個環(huán)型腔內(nèi)偏振旋轉(zhuǎn)鎖模是靠調(diào)整偏振控制器(PC)的狀態(tài)使激光器產(chǎn)生鎖模，而同時當我們調(diào)整PC時，也等效于調(diào)整了腔內(nèi)的增益與損耗，在增益和損耗調(diào)整到某種狀態(tài)時，同時起到了調(diào)Q與鎖模的雙重功效，進而產(chǎn)生調(diào)Q鎖模脈沖輸出。

Er3+-Yb3+共摻雜光纖激光器調(diào)Q鎖模脈沖及光譜圖

　　2.4　調(diào)Q光脈沖輸出

　　在較低的泵浦功率下，精確調(diào)節(jié)PC，我們還觀察到了調(diào)Q脈沖序列，其調(diào)Q頻率為133 kHz。調(diào)Q脈沖寬度1.5μs，相應(yīng)的光譜寬度為1.7 nm，如圖7所示。

調(diào)Q脈沖序列及光譜圖

　　3　結(jié)　論#p#分頁標題#e#

　　在一個Er3+-Yb3+共摻雜的全光纖環(huán)形激光器中，利用非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，在實驗中觀察到了基頻鎖模和高次諧波鎖模，調(diào)Q鎖模和調(diào)Q脈沖輸出的各種不同工作狀態(tài)，基頻連續(xù)鎖模頻率為15.89 MHz，譜寬為9.9 nm，中心波長1.577 nm，按照ΔνΔt=0.315，則變換極限脈寬257 fs。二次諧波、三次諧波鎖模頻率分別為31.79 MHz和47.68 MHz，諧波鎖模的譜寬比基頻鎖模時譜寬窄，而且兩翼都存在邊帶。從理論和實驗發(fā)現(xiàn)，無論是基頻鎖?；蚋唠A諧波鎖模，雖然都具有閾值泵浦功率，但是并沒有明顯的功率界限，只要泵浦功率與PC的結(jié)合，在適當?shù)臈l件下均可產(chǎn)生穩(wěn)定的基頻與高次諧波鎖模運轉(zhuǎn)。