本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)及方法的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

高能量的超短脈沖光纖激光器在通信、傳感、精密機(jī)械加工、材料處理、生物醫(yī)學(xué)和國(guó)防軍事等領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用。一般采用鎖模技術(shù)獲得超短脈沖(脈沖寬度在皮秒或飛秒量級(jí))，鎖模技術(shù)主要可以分為主動(dòng)鎖模、被動(dòng)鎖模兩種。相比于主動(dòng)鎖模，被動(dòng)鎖模技術(shù)由于不需要額外引入調(diào)制器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于實(shí)現(xiàn)全光纖化等優(yōu)勢(shì)，成為研究熱點(diǎn)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

被動(dòng)鎖模技術(shù)是利用可飽和吸收體(saturable absorber)的非線性損耗特性實(shí)現(xiàn)鎖模。其基本原理是利用光纖或其他器件的非線性光學(xué)效應(yīng)對(duì)輸入脈沖的強(qiáng)度依賴性，實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)各縱模間相位鎖定，進(jìn)而獲得超短脈沖。各種鎖模技術(shù)，如非線性偏振旋轉(zhuǎn)(NPR)、半導(dǎo)體可飽和吸收體鏡(SESAM)、單壁碳納米管(SWCNT)等已經(jīng)被成功用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鎖模脈沖輸出。但這些技術(shù)都存在一些不足，NPR鎖模技術(shù)對(duì)偏振態(tài)十分敏感，容易受到外界環(huán)境擾動(dòng)；SESAM制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高；SWCNT可飽和吸收體制作時(shí)其直徑不可控，使得其對(duì)特定的激光波長(zhǎng)具有較大的插入損耗，導(dǎo)致可飽和吸收效應(yīng)不明顯。以上的這些缺點(diǎn)激勵(lì)了研究人員不斷探尋新的鎖模器件。

2004年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的A.K.Geim和K.S.Novoselov等人利用機(jī)械剝離法從塊狀石墨上得到二維納米材料石墨烯。由于石墨烯具有優(yōu)異的電子學(xué)、光學(xué)特性，已在納米電子學(xué)、超級(jí)電容器、新能源電池、超快光學(xué)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。隨著石墨烯的成功應(yīng)用，研究人員將目光投向其他類石墨烯(Graphene-like)二維材料上。MoS₂、WS₂等過(guò)渡金屬硫化物相繼被用作可飽和吸收體用于光纖激光器鎖模。同時(shí)，科研人員也嘗試通過(guò)將這些新型二維材料像搭積木的方式堆疊起來(lái)，形成范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)(Van der Waals heterostructures)，它是一種人造二維材料，其最大特點(diǎn)是材料的結(jié)構(gòu)及其電子學(xué)、光學(xué)特性可根據(jù)需要人為設(shè)計(jì)。

一般而言，隨著泵浦功率的增加，鎖模光纖激光器中的脈沖將積累很強(qiáng)的非線性相移。過(guò)度的非線性相移在色散的作用下，脈沖將發(fā)生畸變，引起光波分裂(wave-breaking)，腔內(nèi)形成多脈沖(multipulse)。這極大地限制了輸出脈沖的單脈沖能量。因此，為了得到高能量的脈沖，必須對(duì)激光腔內(nèi)非線性效應(yīng)進(jìn)行合理的控制。通常的方案是在激光腔內(nèi)進(jìn)行色散設(shè)計(jì)，根據(jù)輸出鎖模脈沖的不同特性，可將其大致分為傳統(tǒng)孤子(conventional soliton)、展寬脈沖(stretched pulse)、自相似脈沖(self-similar pulse)以及耗散孤子(dissipative soliton)四類。

當(dāng)腔內(nèi)僅含有負(fù)色散光纖時(shí)，由于腔內(nèi)負(fù)群速度色散(negative GVD)和非線性效應(yīng)(nonlinearity)的平衡作用，鎖模脈沖將整形為孤子脈沖。但傳統(tǒng)孤子脈沖的能量量子化效應(yīng)限制了這類光纖激光器輸出脈沖的最大能量。由于受孤子面積理論(soliton area theory)的限制，孤子脈沖能量被限制在0.1nJ左右。通過(guò)采用色散管理(dispersion management)技術(shù)設(shè)計(jì)腔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光纖激光器輸出展寬脈沖。由于鎖模脈沖在腔內(nèi)周期性的經(jīng)歷展寬和壓縮，有效降低了脈沖的峰值功率，因而可以承受較大的非線性相移而不引起光波分裂。展寬脈沖的輸出能量相比傳統(tǒng)孤子提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到1nJ左右。理論研究表明，在正色散增益光纖中脈沖將自相似地演化為拋物線型脈沖，在放大過(guò)程中，脈沖形狀保持不變，但脈寬和譜寬不斷增加，實(shí)現(xiàn)無(wú)波分裂自相似演化。自相似脈沖數(shù)學(xué)上是考慮增益的非線性薛定諤方程(Nonlinear Schrodinger Equation)在正色散區(qū)的自相似解。自相似脈沖由于腔內(nèi)增益帶寬的限制，單脈沖能量在10nJ左右。

為了進(jìn)一步提高脈沖能量，研究人員通過(guò)將腔內(nèi)色散移至凈正色散(net normal dispersion)或全正色散(all normal dispersion)區(qū)，獲得了一種新型孤子脈沖。一般采用立方-五次方金茲堡-朗道方程(Cubic-quintic Ginzburg-Landau equation)描述在正色散光纖激光器中的脈沖演化。與傳統(tǒng)孤子不同的是，在正色散光纖激光器中形成的脈沖是增益、損耗、色散、非線性效應(yīng)等共同作用的結(jié)果，其中增益和損耗在脈沖形成過(guò)程中起主導(dǎo)作用，故稱之為耗散孤子或者增益導(dǎo)引型孤子(gain-guided soliton)。典型的耗散孤子脈沖具有較大的脈寬，可達(dá)到幾十皮秒，脈沖具有極大的頻率啁啾，單脈沖能量可以達(dá)到幾十nJ的水平。

盡管通過(guò)改變腔內(nèi)凈色散值，輸出鎖模脈沖的能量得到顯著提高，但是這四類脈沖都無(wú)法完全避免光波分裂，多脈沖的產(chǎn)生極大地限制了單脈沖能量。

矩形光脈沖在光通信、光纖光柵、超快光學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。一般情況下，被動(dòng)鎖模光纖激光器的輸出脈沖在時(shí)域上為高斯或雙曲正割形。目前，國(guó)內(nèi)外大部分在被動(dòng)鎖模光纖激光器中獲得矩形脈沖輸出的報(bào)道都是基于等效可飽和吸收體(如NPR鎖模技術(shù))實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光纖激光器中難以直接輸出高能量脈沖的問(wèn)題，提出了一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，包括泵浦源、波分復(fù)用器、摻鐿增益光纖、新型可飽和吸收體、偏振無(wú)關(guān)隔離器、輸出耦合器以及偏振控制器；波分復(fù)用器、摻鐿增益光纖、新型可飽和吸收體、偏振無(wú)關(guān)隔離器、輸出耦合器、偏振控制器依次通過(guò)單模光纖閉環(huán)連接，泵浦源與波分復(fù)用器的輸入端連接，輸出耦合器的輸出端輸出矩形脈沖。

優(yōu)選地，泵浦源為半導(dǎo)體激光器或者光纖激光器，輸出泵浦光的中心波長(zhǎng)λ為：980nm。

優(yōu)選地，波分復(fù)用器的波分范圍為980nm/1060nm。

優(yōu)選地，的摻鐿增益光纖的長(zhǎng)度為0.6m，在1060nm附近具有正色散。

優(yōu)選地，輸出耦合器的輸出比率為10％。

優(yōu)選地，單模光纖的長(zhǎng)度為3m，在1060nm附近具有正色散。

優(yōu)選地，新型可飽和吸收體采取機(jī)械分離、化學(xué)剝離或氣相沉積的制備方法制得，其組成成分包括由石墨烯、過(guò)渡金屬硫化物或拓?fù)浣^緣體構(gòu)成的二維異質(zhì)結(jié)材料。

優(yōu)選地，新型可飽和吸收體具有可飽和吸收和激發(fā)態(tài)吸收兩種效應(yīng)，在輸入脈沖峰值功率超過(guò)激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)產(chǎn)生的功率閾值后，表現(xiàn)為透射率隨入射脈沖功率的增加而減少。

優(yōu)選地，新型可飽和吸收體具有光譜濾波器的作用。

本發(fā)明還提出了一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生方法，包括以下步驟：

S1、當(dāng)泵浦源的功率超過(guò)鎖模閾值后，系統(tǒng)腔內(nèi)最初由于自發(fā)輻射產(chǎn)生的噪聲脈沖在腔內(nèi)多次經(jīng)過(guò)摻鐿增益光纖后得到放大；

S2、腔內(nèi)非線性效應(yīng)導(dǎo)致脈沖光譜展寬，并產(chǎn)生正的頻率啁啾，同時(shí)腔內(nèi)正色散導(dǎo)致脈沖在時(shí)域上展寬，正色散和自相位調(diào)制的共同作用使得脈沖具有很強(qiáng)的頻率正啁啾；

S3、新型可飽和吸收體作為鎖模器件，當(dāng)入射脈沖峰值功率小于使鎖模器件產(chǎn)生激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)的功率閾值時(shí)，鎖模器件使脈沖中心透射率高于脈沖前后沿，使得脈沖每次通過(guò)后前后沿得到抑制，脈寬被壓縮，同時(shí)將脈沖高頻分量和低頻分量濾掉；

S4、偏振無(wú)關(guān)隔離器抑制后向反饋，保證系統(tǒng)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；

S5、重復(fù)步驟S1-S4，直至在腔內(nèi)形成自洽演化，最終獲得穩(wěn)定的鎖模脈沖，并通過(guò)輸出耦合器輸出；

S6、增加泵浦源的功率，使得腔內(nèi)脈沖的峰值功率不斷增加，直至超過(guò)激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)產(chǎn)生的功率閾值；

S7、新型可飽和吸收體產(chǎn)生激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)，脈沖中心部分的透射率減小，從而使得脈沖峰值功率受到鉗制，脈沖時(shí)域形狀逐漸變?yōu)榫匦?；隨著泵浦源的功率進(jìn)一步增大，脈沖寬度不斷增加，從而形成高能量矩形激光脈沖，并通過(guò)輸出耦合器輸出。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明所用器件均為普通光纖激光器所用的普通器件，都已經(jīng)商用化，新型可飽和吸收體的制備工藝也較為成熟，使得本發(fā)明的方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。

(2)本發(fā)明采用全光纖結(jié)構(gòu)，光束質(zhì)量好，轉(zhuǎn)換效率高，散熱好，無(wú)需準(zhǔn)直。

(3)本發(fā)明相比于基于等效可飽和吸收體(如NPR鎖模技術(shù))實(shí)現(xiàn)矩形脈沖輸出而言，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)不敏感，激光系統(tǒng)工作穩(wěn)定性好。

(4)本發(fā)明由于不含有偏振相關(guān)器件，可作為研究矢量耗散孤子演化的理想平臺(tái)。

(5)本發(fā)明產(chǎn)生的矩形脈沖具有穩(wěn)定的脈沖寬度和超高的脈沖能量，其脈沖寬度在很大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可以作為皮秒以及納秒脈沖光源使用。

(6)本發(fā)明產(chǎn)生的矩形脈沖可作為高能量脈沖放大器的種子源。

(7)本發(fā)明對(duì)于設(shè)計(jì)滿足特定要求的可飽和吸收體具有指導(dǎo)意義。

(8)本發(fā)明提供的滿足特殊要求的新型可飽和吸收體對(duì)于獲得穩(wěn)定的鎖模脈沖以及進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高能量的矩形脈沖輸出起到了關(guān)鍵作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的新型可飽和吸收體的非線性透射率曲線圖。

圖3為傳統(tǒng)可飽和吸收體的非線性透射率曲線圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的不同泵浦功率條件下的脈沖時(shí)域形狀示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的不同泵浦功率條件下的脈沖頻譜圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的輸出脈沖的自相關(guān)曲線圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的鎖模脈沖能量與泵浦功率的關(guān)系圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1—泵浦源、2—波分復(fù)用器、3—摻鐿增益光纖、4—新型可飽和吸收體、5—偏振無(wú)關(guān)隔離器、6—輸出耦合器、7—偏振控制器、8—單模光纖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。

本發(fā)明提供了一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，如圖1所示，包括泵浦源1、波分復(fù)用器2、摻鐿增益光纖3、新型可飽和吸收體4、偏振無(wú)關(guān)隔離器5、輸出耦合器6以及偏振控制器7。波分復(fù)用器2、摻鐿增益光纖3、新型可飽和吸收體4、偏振無(wú)關(guān)隔離器5、輸出耦合器6、偏振控制器7依次通過(guò)單模光纖8閉環(huán)連接。泵浦源1與波分復(fù)用器2的輸入端連接，輸出耦合器6的輸出端輸出矩形脈沖。

其中，泵浦源1為半導(dǎo)體激光器或者光纖激光器，本發(fā)明實(shí)施例中，泵浦源1采用中心波長(zhǎng)為980nm的單模半導(dǎo)體激光器。

波分復(fù)用器2的波分范圍為980nm/1060nm。

摻鐿增益光纖3可采用美國(guó)Nufern公司生產(chǎn)的高增益光纖，其長(zhǎng)度為0.6m，在1060nm處其色散系數(shù)D為-60ps/nm/km。

輸出耦合器6的輸出比率為10％。

偏振無(wú)關(guān)隔離器5和偏振控制器7均為本領(lǐng)域常用標(biāo)準(zhǔn)器件。

單模光纖8可采用美國(guó)Nufern公司生產(chǎn)的高性能單模光纖，其總長(zhǎng)度為3m，在1060nm處其色散系數(shù)D為-38ps/nm/km。

新型可飽和吸收體4采取機(jī)械分離、化學(xué)剝離或氣相沉積的制備方法制得，其組成成分包括由石墨烯、過(guò)渡金屬硫化物或拓?fù)浣^緣體構(gòu)成的二維異質(zhì)結(jié)材料。本發(fā)明實(shí)施例中，新型可飽和吸收體4可采用化學(xué)氣相沉積法制備獲得，并通過(guò)特殊的轉(zhuǎn)移工藝轉(zhuǎn)移到光纖連接頭端面上，并與另一個(gè)連接頭通過(guò)法蘭連接，形成光纖型鎖模器件。新型可飽和吸收體4在輸入脈沖峰值功率超過(guò)激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)產(chǎn)生的功率閾值后，表現(xiàn)為透射率隨入射脈沖功率的增加而減少。新型可飽和吸收體4具有光譜濾波器的作用。

本發(fā)明中涉及的物理模型及數(shù)值模擬方法具體如下：

為了真實(shí)、準(zhǔn)確地模擬本發(fā)明提供的系統(tǒng)中矩形脈沖的產(chǎn)生和演化過(guò)程，采用的物理模型充分考慮系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)分立器件對(duì)腔內(nèi)脈沖傳輸?shù)挠绊?，并通過(guò)分步傅立葉算法進(jìn)行數(shù)值模擬。當(dāng)光脈沖經(jīng)過(guò)腔內(nèi)器件(如輸出耦合器6，偏振控制器7等)時(shí)，將光場(chǎng)乘以該器件的傳輸矩陣；當(dāng)光脈沖經(jīng)過(guò)腔內(nèi)光纖時(shí)，采用耦合的非線性薛定諤方程描述脈沖在光纖中的傳輸特性：

式中u和v是脈沖兩個(gè)正交分量的振幅包絡(luò)；t和z分別是時(shí)間和傳輸距離；i為虛數(shù)單位；α，δ，β₂，γ和Ω_g分別代表光纖損耗，兩個(gè)偏振分量對(duì)應(yīng)的群速度差，光纖色散，非線性參量和增益帶寬。g是光纖增益系數(shù)，對(duì)于普通單模光纖而言，g＝0?？紤]增益飽和效應(yīng)，增益系數(shù)g可表示為：

g＝g₀exp(-E_p/E_s) (2)

式中g(shù)₀，E_p和E_s分別代表小信號(hào)增益系數(shù)，脈沖能量以及增益飽和能量，g₀與泵浦源1的功率成正比。

當(dāng)光脈沖經(jīng)過(guò)新型可飽和吸收體4時(shí)，將光場(chǎng)乘以對(duì)應(yīng)的傳輸方程。采用公式(3)描述新型可飽和吸收體4的透射率T(I)隨入射脈沖功率I的變化規(guī)律：

式中α₀，α_NS，I和I_s分別是調(diào)制深度，非飽和吸收系數(shù)，入射脈沖功率以及飽和光功率；β代表激發(fā)態(tài)吸收系數(shù)。

與傳統(tǒng)的可飽和吸收體不同的是，本發(fā)明提供的可用來(lái)產(chǎn)生高能量矩形脈沖的新型可飽和吸收體4需要具有激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)。

本發(fā)明實(shí)施例中，采用高斯型濾波函數(shù)描述新型可飽和吸收體對(duì)脈沖光譜的濾波效應(yīng)，濾波帶寬設(shè)為10nm。根據(jù)本發(fā)明提出的全光纖結(jié)構(gòu)高能量矩形脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)建立數(shù)值模型，為了精確模擬本發(fā)明提出的全光纖結(jié)構(gòu)高能量矩形脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，我們充分考慮了腔內(nèi)各個(gè)元器件對(duì)脈沖演化的影響。仿真參數(shù)為：摻鐿增益光纖3長(zhǎng)為0.6m，在1060nm處其色散系數(shù)D為-60ps/nm/km；腔內(nèi)單模光纖8總長(zhǎng)度為3m，在1060nm處其色散系數(shù)D為-38ps/nm/km；非線性參量γ為5.8/W/km；增益帶寬Ω_g為40nm；增益飽和能量E_s為1nJ；調(diào)制深度α₀為0.7，非飽和吸收系數(shù)α_NS設(shè)為0，飽和光功率I_s設(shè)為10W，激發(fā)態(tài)吸收系數(shù)β為0.006/W，由此給出的新型可飽和吸收體的透射率隨入射脈沖功率的變化規(guī)律如圖2所示。對(duì)于不具有激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)的傳統(tǒng)可飽和吸收體，即激發(fā)態(tài)吸收系數(shù)β為0/W，其透射率隨入射脈沖功率的變化規(guī)律如圖3所示。仿真中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于采用傳統(tǒng)可飽和吸收體作為鎖模器件的激光系統(tǒng)，隨著泵浦功率的不斷增加，鎖模脈沖由典型耗散孤子塌陷為類噪聲脈沖，無(wú)法獲得矩形脈沖。

本發(fā)明還提供了一種全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形激光脈沖產(chǎn)生方法，包括以下步驟：

S1、當(dāng)泵浦源1的功率超過(guò)鎖模閾值后，系統(tǒng)(本發(fā)明中系統(tǒng)均指本發(fā)明提供的全光纖結(jié)構(gòu)高能量矩形脈沖產(chǎn)生系統(tǒng))腔內(nèi)最初由于自發(fā)輻射產(chǎn)生的噪聲脈沖在腔內(nèi)多次經(jīng)過(guò)摻鐿增益光纖3后得到放大。

S2、腔內(nèi)由于自相位調(diào)制(self-phase modulation)等非線性效應(yīng)導(dǎo)致脈沖光譜展寬，并產(chǎn)生正的頻率啁啾，同時(shí)腔內(nèi)正色散導(dǎo)致脈沖在時(shí)域上展寬，正色散和自相位調(diào)制的共同作用使得脈沖具有很強(qiáng)的頻率正啁啾。

S3、新型可飽和吸收體4作為鎖模器件，當(dāng)入射脈沖峰值功率小于使鎖模器件產(chǎn)生激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)的功率閾值時(shí)，鎖模器件使脈沖中心透射率高于脈沖前后沿，使得脈沖每次通過(guò)后前后沿得到抑制，脈寬被壓縮。同時(shí)由于新型可飽和吸收體4自身的光譜濾波效應(yīng)，脈沖高頻分量和低頻分量被濾掉。

S4、偏振無(wú)關(guān)隔離器5抑制后向反饋，保證系統(tǒng)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。

S5、重復(fù)步驟S1-S4，直至在腔內(nèi)形成自洽演化，最終獲得穩(wěn)定的鎖模脈沖，并通過(guò)輸出耦合器6輸出。此時(shí)得到的是典型的耗散孤子，脈沖時(shí)域形狀為高斯型，對(duì)應(yīng)的光譜具有陡峭的邊沿。

S6、增加泵浦源1的功率，對(duì)應(yīng)于不斷增加小信號(hào)增益系數(shù)g₀，使得脈沖的峰值功率不斷增加，直至超過(guò)激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)產(chǎn)生的功率閾值(即圖2曲線上透射率拐點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的入射脈沖功率值)。

S7、新型可飽和吸收體4產(chǎn)生激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)，脈沖中心部分的透射率減小，從而使得脈沖峰值功率受到鉗制，脈沖時(shí)域形狀逐漸變?yōu)榫匦?。隨著泵浦源1的功率進(jìn)一步增大，脈沖寬度不斷增加，從而形成高能量矩形激光脈沖，并通過(guò)輸出耦合器6輸出。因此，高能量矩形脈沖的產(chǎn)生是新型可飽和吸收體4的激發(fā)態(tài)吸收效應(yīng)作用的結(jié)果。

對(duì)本發(fā)明提供的全光纖結(jié)構(gòu)的高能量矩形脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，其結(jié)果如下：

圖4所示是不同泵浦功率下的鎖模脈沖時(shí)域形狀。從中可以清楚的看到，隨著小信號(hào)增益系數(shù)的不斷增加，脈沖峰值功率逐漸增大，隨后脈沖峰值功率因受到鉗制而保持不變。脈沖逐漸由高斯型變?yōu)榫匦?，脈沖寬度不斷增加。

圖5所示是不同泵浦功率條件下的脈沖頻譜圖。隨著小信號(hào)增益系數(shù)的不斷增加，脈沖3dB光譜寬度幾乎不變，峰值功率不斷增加。

圖6所示是在小信號(hào)增益系數(shù)g₀為15000時(shí)輸出脈沖的自相關(guān)曲線，其形狀為三角形，驗(yàn)證了產(chǎn)生的脈沖是矩形單脈沖而不是類噪聲脈沖。

圖7所示是矩形脈沖能量與泵浦功率之間的關(guān)系，可以看到隨著小信號(hào)增益系數(shù)的不斷增加，脈沖能量線性增加，系統(tǒng)始終保持無(wú)光波分裂的單脈沖輸出。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。