李惠杰,沈洪斌,张书敏

(河北师范大学物理学院 河北省光物理及应用重点实验室,河北 石家庄 050024)

1 引 言

稳定、高能量、高峰值功率、超短脉冲光源在科学研究[1]、生物医学成像[2]、微机械加工[3]、光学测量[4]等领域具有重要应用。研究者常采用被动锁模技术产生超短光脉冲。被动锁模光纤激光器因通过腔内色散与非线性之间、损耗和增益之间的共同作用产生超短光脉冲[5],且泵浦功率较高时,能量量子化效应及色散波的存在极易导致多脉冲形成,因而其常表现出复杂的动力学特性,即孤子爆炸、脉动孤子、类噪声脉冲等不同类型光脉冲极易在被动锁模光纤激光器形成。但常规观测光脉冲频域特性的设备—光谱分析仪因其扫描时间相对于所研究的耗散现象太长,故其无法直接记录孤子的实时动力学特性。新兴的色散傅里叶变换(DFT)技术可解决这一问题。

DFT的基本结构是利用一足够大的群速度色散元件将光脉冲的光谱信息映射到时间波形上,再通过一光电探测器和实时数字示波器进行监测。其工作原理与空间远场衍射类似,即当光脉冲进入色散元件时,色散元件中大的群速度色散(GVD)将每个光脉冲的频域波形映射到时域波形上,拉伸后的脉冲与测量的光谱形状相同,因时域波形被拉伸到纳秒量级,其速度慢到足以被光电探测器和实时示波器所捕获,故可通过DFT技术进行实时光谱测量[6]。

利用DFT技术,研究者分别观测到类噪声脉冲……