基于准π相移光栅单频窄线宽光纤激光器的研制

发布时间：2017-10-17 18:04

  本文关键词：基于准π相移光栅单频窄线宽光纤激光器的研制

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【摘要】：与其它传统的激光器相比,光纤激光器结构紧凑,耦合效率高,抽运阈值低,可以调谐的波长很宽,散热效果好,体积小结构轻等众多优点,现如今已经在现代光通信系统,军事,精密加工,医疗器械等各个领域应用广泛。光纤激光器是当前激光器研究的热点,目前,光纤激光器的研究重点主要集中在压窄线宽、提高输出功率以及实现可调谐多波长输出等方面。窄线宽光纤激光器是光纤激光器发展重要方向之一,除了前面已经叙述过的光纤激光器的优点之外,窄线宽光纤激光器还具有线宽窄、容易实现高功率激光输出、相干长度超长而且运作时噪声水平低,工作安静等其他传统激光器难以达到的优点,使得窄线宽光纤激光器在光纤遥感、远程光纤通信、高精度光谱以及光纤传感系统等很多方面都有应用,市场前景广阔。本论文以1550nm窄线宽光纤激光器为研究目标,研究了基于准冗相移光纤光栅的窄线宽光纤激光器的设计,研究内容包括：窄线宽激光器结构的设计,准π相移光纤光栅的理论推导和制作,980nm泵浦激光的激光器驱动制作以及窄线宽激光器激光线宽测量,其中准π相移光纤光栅的理论推导和制作结构的设计是研究重点,主要研究工作分为以下几点：1.研究了窄线宽光纤激光器的技术背景以及窄线宽光纤激光器国内外研究现状,简述了光纤激光器的基本原理和特性,分析了掺Er3+光纤激光器的基本工作原理,介绍了实现单频窄线宽光纤激光器的几种方法及其优缺点。2.提出了利用准π相移光纤光栅制作窄线宽光纤激光器,研究了准π相移光纤光栅的反射特性以及各参数之间的关系,分析了影响相移光纤光栅透射波长的因素,另外制作出了准π相移光纤光栅用于搭建实用化的窄线宽光纤激光器。3.自制了980nm的泵浦激光器并搭建了基于准π相移光纤光栅制作的窄线宽光纤激光器,激光器工作波长为1550.558nm,并对激光器线宽进行了测量,得到了100kHz的线宽。
【关键词】：准π相移光纤光栅 窄线宽光纤激光器 半导体激光器
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 窄线宽光纤激光器的应用10-12
• 1.2.1 激光指示和军事测距10
• 1.2.2 光纤通讯10-11
• 1.2.3 石油管道预警系统11
• 1.2.4 光时域反射计(OTDR)11-12
• 1.3 国内外究窄线宽光纤激光器的发展12-13
• 1.4 本课题研究的内容和各章节工作安排13-15
• 2 掺铒窄线宽光纤激光器的工作原理15-21
• 2.1 掺铒窄线宽光纤激光器的基本理论15-16
• 2.1.1 Er~(3+)离子能级结构和光谱特性15-16
• 2.2 单频窄线宽的原理16-17
• 2.3 窄线宽光纤激光器的实现方法17-19
• 2.3.1 线形腔17-18
• 2.3.2 环形腔18
• 2.3.3 偏振非相干技术(扭模技术)18
• 2.3.4 饱和吸收体技术18-19
• 2.3.5 实现窄线宽光纤激光器的几种方案比较19
• 2.4 窄线宽光纤激光器的关键技术分析19-20
• 2.4.1 稀土掺杂光纤19
• 2.4.2 LD泵浦与温控技术19-20
• 2.4.3 光纤光栅技术20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 980nm激光二极管泵浦光源驱动制作21-29
• 3.1 激光二极管驱动电源设计要求分析21-25
• 3.1.1 对驱动电流I_f的要求21-22
• 3.1.2 对温度的要求22
• 3.1.3 激光二极管的安全性要求22-23
• 3.1.4 半导体激光器的驱动技术23-25
• 3.2 防电流冲击保护电路25
• 3.3 温控单元25-26
• 3.4 总体电路设计26
• 3.5 软件设计26-27
• 3.6 本章小结27-29
• 4 相移光纤光栅(Phase-shifted fiber Bragg grating,PSFBG)29-41
• 4.1 相移光纤光栅理论分析29-35
• 4.2 光纤光栅制作系统以及载氢装置35-39
• 4.2.1 光纤光栅制作系统35-38
• 4.2.2 载氢装置38-39
• 4.3 准π相移光纤光栅的实验结果39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 基于准π相移光纤光栅窄线宽光纤激光器41-48
• 5.1 窄线宽光纤激光器的泵浦方案设计41-42
• 5.2 窄线宽光纤激光器整体样机42-44
• 5.3 零拍法测线宽44-47
• 5.4 本章小结47-48
• 6 总结与展望48-49
• 6.1 总结48
• 6.2 展望48-49
• 参考文献49-54
• 攻读硕士期间取得的研究成果54-55
• 致谢55-57

【参考文献】

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本文编号：1050260