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基于锥结构滤波器的可调谐掺铒光纤激光器的研究

发布时间:2018-04-14 05:14

  本文选题:可调谐光纤激光器 + 锥结构滤波器 ; 参考:《天津理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:伴随着光纤通信技术的发展,对系统的要求逐渐提高,固定波长的激光器逐渐暴露出其缺点。研究者们不断探索新的通信模式,为了满足密集波分复用(DWDM)系统的新要求,波长可调谐的光纤激光器能够与光纤很好的兼容、降低阈值、提高输出光谱稳定性,已成为近年来的一个持续研究热点。可调谐光纤激光器因其具备中心波长调谐,输出波长可切换及输出波长间隔可变等优点,在光纤通信领域中极具应用价值。与可调谐半导体激光器相比,可调谐光纤激光器具有可用带宽宽、调谐简单、功率高、泵浦阈值低等优点。因此,可调谐光纤激光器将会成为未来全光网络的关键性器件。本论文在双锥型模间干涉滤波器的基础之上,结合传统滤波器对可调谐掺铒光纤激光器进行了理论和实验研究,主要研究内容包括:1.简要概括了光纤激光器的研究背景包括特点、应用以及发展前景,总结了近十几年有关可调谐光纤激光器的国内外研究进展,对光纤激光器的调谐原理及方法进行了分类总结。2.分析了光纤激光器的基本原理,包括光发射和光吸收以及谐振腔原理;分析了几种应用于光纤激光器的光滤波器;研究了模间干涉全光纤滤波器的基本理论。3.以单模光纤锥结构作为滤波器件设计了一种双波长可切换的掺铒光纤激光器(EDFL)。通过调节可变光衰减器(VOA),激光可以在单波长和双波长模式间切换。锥形结构对温度有良好的敏感性。当温度从低温升到高温时,由A支路产生的中心波长将从1550.7nm调节到1560.3nm,由B支路产生的中心波长将从1530.8nm调节到1540.4nm,这就意味着波长间隔实现了可调谐。4.提出了一种基于锥结构滤波器和传统M-Z级联结构滤波器的可调谐掺铒光纤激光器。传统M-Z对锥结构滤波器透射谱进行调制,其透射谱周期决定级联结构的透射谱周期,锥结构滤波器的透射谱为级联结构透射谱的外包络。利用滤波器级联结构提高了输出激光的边模抑制比,在1527.14nm处获得了单波长输出激光,边模抑制比大于48dB,激光线宽小于0.07nm。当在线型M-Z外界温度由低温上升到高温过程中,输出激光实现了12.4nm的可调谐。5.设计了一种新的空气腔F-P结构光滤波器,引入激光环形腔中来实现多波长的产生,并与锥结构滤波器进行级联,采用级联滤波有利于提高输出激光边模抑制比,抑制腔内模式竞争,获得稳定的多波长输出。实验获得了四个波长,通过改变锥结构周围温度实现了激光的可调谐输出,当温度低温上升到高温过程中,输出激光实现了10.8nm的可调谐。室温下,1小时内功率波动小于1.16dB,边模抑制比为41dB。
[Abstract]:With the development of optical fiber communication technology, the requirement of the system is raised gradually, and the fixed wavelength laser gradually exposes its shortcomings.In order to meet the new requirements of DWDM (dense wavelength Division Multiplexing) system, the wavelength tunable fiber laser can be compatible with the fiber well, reduce the threshold and improve the stability of the output spectrum.It has become a continuous research hotspot in recent years.Tunable fiber laser has great application value in the field of optical fiber communication because of its advantages of center wavelength tuning, output wavelength switching and variable output wavelength interval.Compared with tunable semiconductor lasers, tunable fiber lasers have the advantages of wide available bandwidth, simple tuning, high power and low pump threshold.Therefore, tunable fiber laser will become the key device of all optical network in the future.In this paper, the theoretical and experimental study of tunable erbium-doped fiber laser is carried out on the basis of two-cone intermodal interference filter and conventional filter. The main research contents include: 1.The research background, application and development prospect of fiber laser are briefly summarized. The research progress of tunable fiber laser in recent ten years is summarized, and the tuning principle and method of fiber laser are classified and summarized.The basic principle of fiber laser, including optical emission, optical absorption and resonator principle, several optical filters used in fiber laser are analyzed, and the basic theory of intermode interference all-fiber filter is studied.A dual-wavelength switched erbium-doped fiber laser (EDFLF) with single-mode fiber cone structure is designed.By adjusting the variable optical attenuator (VOAA), the laser can switch between single wavelength and double wavelength mode.The conical structure is sensitive to temperature.When the temperature rises from low temperature to high temperature, the central wavelength generated by branch A will be adjusted from 1550.7nm to 1560.3 nm, and the central wavelength generated by branch B will be adjusted from 1530.8nm to 1540.4 nm, which means that the wavelength interval is tunable.A tunable erbium-doped fiber laser based on tapered filter and traditional M-Z cascade filter is proposed.The traditional M-Z modulates the transmission spectrum of the tapered filter. The period of the transmission spectrum determines the period of the transmission spectrum of the cascade structure, and the transmission spectrum of the tapered filter is the outer envelope of the transmission spectrum of the cascade structure.The edge-mode rejection ratio of the output laser is improved by using the filter cascade structure. The single-wavelength output laser is obtained at 1527.14nm. The edge-mode rejection ratio is more than 48 dB and the linewidth of the laser is less than 0.07 nm.When the external temperature of the on-line M-Z increases from low temperature to high temperature, the output laser achieves the tunable. 5. 5 of 12.4nm.A new air cavity F-P structured optical filter is designed, which is introduced into the laser ring cavity to generate multi-wavelength and cascade with the conical filter. The cascaded filter is helpful to improve the side mode rejection ratio of the output laser.The intracavity mode competition is suppressed and stable multi-wavelength output is obtained.Four wavelengths were obtained and the tunable output of the laser was realized by changing the ambient temperature of the conical structure. When the temperature rose to high temperature the output laser realized the tunability of the 10.8nm.The power fluctuation is less than 1.16 dB and the side mode rejection ratio is 41 dB at room temperature.
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN248;TN713

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本文编号:1747857

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