光纤随机激光器级联输出及输出效率特性的研究

发布时间：2018-03-24 01:02

本文选题：光纤激光器　切入点：随机激光　出处：《电子科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：光纤随机激光器作为随机激光的一种新分支,具有结构简单、频谱无模式、单横模输出和超长距离传输等独特优势,在理论与应用领域均具有非常重要的意义。关于该类新型激光器的功率特性、光谱特性及调控和在光纤通信、光纤传感领域的应用研究近几年来以陆续展开。早期对于光纤随机激光器的研究主要采用超长距离光纤(50 km),且泵浦均为非偏振泵浦,由于光纤中的后向瑞利散射系数很低,使得光纤随机激光器的激射阈值较高,级联输出困难,且输出效率不高,该类激光器的输出效率和功率特性还缺乏深入的探究。本文从随机激光器的级联输出以及研究光纤随机激光器的效率特性为研究目标,实现了基于拉曼增益的三阶光纤随机激光输出和基于布里渊-拉曼混合增益的多波长布里渊-拉曼光纤随机激光器。此外,还系统的研究了基于短腔的光纤随机激光器的输出效率特性以及在偏振光泵浦下的随机激光输出特性。首先,通过设计基于宽带反射的光纤环反射镜的前向泵浦半开腔结构,首次实现了基于拉曼增益的三阶光纤随机激光输出。FLM为一阶、二阶和三阶随机激光提供宽带强点式反馈,利用FLM的宽带反射特性,避免由于激光光谱的非线性展宽而导致的有效反射率的降低,从而可以进一步的降低随机激光的阈值,实现了阈值仅为2.45 W的三阶随机激光输出。此外,通过引入布里渊-拉曼混合增益,利用级联布里渊效应,在半开腔和一种新型的结合有源‖色散补偿光纤和无源‖普通单模光纤的无反射镜开腔结构下解决了之前全开腔结构下多波长输出相邻信道间能量和线宽不均衡的问题,分别实现了17 nm和40 nm平坦带宽的均衡多波长输出。在光纤随机激光器效率特性方面,提出了一种基于短光纤的前端泵浦结构光纤拉曼随机激光器,通过理论仿真光纤长度和反射镜反射率对激光阈值、激光功率分布和输出光转化效率和输出功率的影响,分析了该结构下实现高效率、高功率随机激光输出的途径。在仿真结果的指导下,实验采用1 km G.652单模光纤实现了7 W的一阶随机激光输出,光转化效率达到70%,实验结果和仿真结果吻合。进一步的,本文首次研究了基于拉曼增益和随机瑞利反馈的光纤拉曼随机激光器在偏振泵浦下的输出特性。结果表明,输出的随机激光是部分偏振光,且其输出特性随着泵浦的偏振态变化而变化。在偏振光泵浦下,前向和后向斯托克斯光的平均拉曼增益系数不同导致泵浦端的输出效率较非偏振泵浦低很多。在此基础上,利用修正后的稳态方程定性研究了偏振演变对随机激光功率和效率特性的影响。本文提出的基于FLM的高阶光纤拉曼随机激光器以及级联多波长布里渊-拉曼光纤随机激光器可为光纤通信、光纤传感中的高阶拉曼放大、密集波分复用等应用提供新的思路。基于短腔的随机激光和偏振泵浦下的随机激光输出特性研究为随机激光在高功率输出和功率调控等方面开拓了新的研究方向。
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【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN248

【参考文献】