光纤光栅线性腔双波长掺铒光纤激光器及其应用研究

发布时间：2017-12-06 06:32

  本文关键词：光纤光栅线性腔双波长掺铒光纤激光器及其应用研究

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【摘要】：光纤光栅掺铒光纤双波长激光器以其低阂值、窄线宽、调谐范围宽、结构简单、增益带宽广等优点在光纤通信系统、光纤传感等领域得到了非常广泛的应用。本文对基于DFBL外腔注入式的光纤光栅双波长激光器、非对称光纤光栅法布里珀罗腔双波长激光器及其在光生微波毫米波、温度传感器的应用进行研究。主要研究内容包括：1、掺铒光纤自发辐射谱的解析函数。通过原子半经典理论推导了掺铒光纤放大的自发辐射谱待定系数函数,利用980 nm半导体激光器对掺铒光纤进行泵浦,得到了25 cm掺铒光纤自发辐射光谱特性,采用莱文伯-马克特最优化算法转换为求线性最小二乘的方法,将实验波形与待定系数函数进行拟合,得到掺铒光纤ASE光谱的经验公式。研究结果表明,掺铒光纤ASE谱双峰的中心波长分别为1530.951nm和1555.964 nm, R-square(拟合优度)的值达到0.98072,残差平方和值为4.44769×10-9。2、光纤光栅透射特性研究。通过耦合模理论推导了光纤光栅透射谱函数表达式,利用matlab对透射谱函数进行了数值模拟仿真,实验采用掺铒光纤自发辐射谱作为光源入射到级联光纤光栅中,得到了级联光纤光栅透射谱,分析了光纤光栅工作在不同温度情况下,其级联透射谱的变化情况。实验表明,透射谱中心波长间隔与光纤光栅温度呈良好的线性关系,并推算出其温度系数为1.27×10-5/℃。3、实验研究了基于分布式反馈激光器的外腔注入式光纤光栅掺铒光纤双波长激光器,采用DFB激光器作为注入式激光,直接从腔外注入到光纤光栅构成的谐振腔中,谐振腔中加入一段长为25cm的掺铒光纤作为增益介质。实验证明,通过改变DFB激光器温度实现双波长间距可调,当DFB激光器工作温度为25℃时,可以得到波长间隔为3.77nm,波长分别为1549.67 nm与1553.44 nm的双波长激光输出。4、提出并实验研究基于非对称的光纤光栅法布里珀罗腔的开关型可调谐双波长掺铒光纤激光器,采用一对相同的光纤光栅作为谐振腔腔镜,第三个光纤光栅接入腔内作为波长选择器,此外,通过在腔内加入可饱和吸收镜(SESAM)来调节腔内模式损耗,并实现激光输出的可开关性。实验证明,通过改变光纤光栅温度实现双波长间距可调,当作为腔镜的光纤光栅工作在35℃,第三个光纤光栅工作温度为15℃时,实验得到了波长间隔为0.472nm,波长分别为1549.488 nm与1549.960 nm的双波长激光输出。5、利用基于非对称光纤光栅法布里珀罗腔的双波长掺铒光纤激光器,提出并实验研究了一种光生可调谐毫米波信号的新方法。通过改变布拉格光纤光栅的温度,实验得到波长间隔在0.354nm到0.472nm范围内可调的稳定双波长脉冲,通过在光电探测器处差频后可得到对应频率在42.3GHz到59.1 GHz内可调的毫米波信号。同时,实验研究证明了通过基于DFB激光器的外腔注入式光纤光栅双波长掺铒光纤激光器作为温度传感器的应用具有可行性,若用DFB激光器作为温度传感器件,则可通过双波长激光的波长间距进行对温度的解调,且波长间距随温度变化系数为7.2×10-5/℃；若采用光纤光栅作为温度传感器件,可以通过激光输出时域波形的衰荡时间进行解调,衰荡时间随温度变化系数为1.74×10-7/℃。
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248

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