布里渊光纤激光器多波长窄线宽及自脉冲机理和特性研究

发布时间：2019-07-11 06:22

【摘要】：布里渊光纤激光器作为一种优异多波长光源可被应用于包括光通信和光传感在内的多种领域。布里渊光纤激光器的各种性质,包括阈值性,斯托克斯波长数量,单斯托克斯波长线宽,相邻波长频率差,及时域脉冲性质等已经被广泛研究报道。在前人工作的基础上,本文研究布里渊光纤激光器相邻波长频率间隔可调谐性,光纤瑞利散射对激光器多波长的线宽压窄作用,以及高阶斯托克斯波长的时域自脉冲特性。在频率间隔可调谐性方面,提出并实验研究了一种新的频率间隔可调谐的多波长布里渊掺铒光纤激光器方案,此方案通过配置可变数量的布里渊增益光纤来实现频率间隔可调谐性。在一个光路循环中发生的多次受激布里渊散射过程使得某一斯托克斯分量激光可以将其能量转移到特定的高阶斯托克斯分量激光上。当配置2段布里渊增益光纤时,激光器可实现频率间隔为0.173 nm的偶数阶及奇数阶多波长斯托克斯激光出射。当采用3段或者4段布里渊增益光纤时,激光器可实现频率间隔为0.26 nm或0.348 nm的3倍或4倍频率间隔多波长斯托克斯激光出射。此方案提供了一种简单的方法,即通过配置布里渊增益光纤数量,来实现频率间隔为任意整数倍布里渊频移量的多波长布里渊光纤激光器。在实现多波长窄线宽激光器方面,提出并实验研究了一种瑞利散射效应辅助的多波长窄线宽布里渊光纤激光器方案。在此方案中,瑞利背散射和受激布里渊散射效应分别发生在不同的普通单模光纤中。瑞利背散射效应被用于压窄激光器每一个波长分量的线宽。在适当的光路损耗下,激光器可以实现线宽分别为1.13KHz,1.20 KHz以及1.18 KHz,同时消光比分别为46.0 dB,45.3 d B以及42.5 dB的3波长激光输出。在更低的光路损耗下,激光器可以实现6波长输出,对每一个波长其线宽都在5 KHz以下,同时消光比在30 dB左右。在激光器时域特性方面,实验观察到了阶数大于1的高阶斯托克斯激光的基频及高倍频自脉冲现象。在同一光路条件下,不同斯托克斯分量具有相同的脉冲重复频率。在采用20 Km单模光纤的情况下,分别观察到了重复频率为5.17KHz,10.23 KHz及15.34 KHz的基频和倍频自脉冲序列,在采用45 Km单模光纤的情况下,实验观察到了基频及2至5倍频自脉冲序列。上述研究改善了布里渊光纤激光器多方面的性质,有望为各种不同应用领域提供光源。
文内图片：透射光与背散射光功率随入射光功率的变化

图片说明：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文和effA分别为布里渊增益峰值，布里渊阈值，l[1 exp(α l)]αeff= 场的损耗因子[12]。ppaeBBncvyTg02228λρπ=的电致伸缩常数，可取为 0.902；的密度，可取为 2210 Kg/m3；寿命；光折射率；光波长；；
文内图片：光纤随机瑞利散射仿真[35]

图片说明：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文振腔其余部分后的电场强度可表示为：]2exp[111010λπn lEEEji= (2-24满足10E 与0E 的相位差为 2π 的整数倍，并且10 0E E 的值为最大的波长即为包含瑞利散射光的环形谐振腔光路的谐振波长。图（2-7b）给出了在随机函数确定分情况下10E 点乘0E 的幅值010E , E随波长的变化，可以清楚的看到谐振波长 λ 的存在。过计算可知，对于频率为υ的入射光，F-P 型或光栅型反射器件在周期d 为最小0d 时，其自由光谱范围最大为υ，，当d 取为02d ，03d 等时，自由光谱范围变为 υ 2υ 3等。由于瑞利散射的随机性，0d ，02d 及03d 等都存在于光纤中，最大自由谱范围可达υ，将远远大于入射光的谱线宽度。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN248

【相似文献】