稳定的单纵模窄线宽光纤激光器实验研究

发布时间：2020-03-04 00:55

【摘要】：光纤激光器作为现代激光技术的代表，，成为近年来研究的热点，具有广泛的市场前景。单纵模窄线宽光纤激光器是光纤激光技术领域的一个重要分支，具有线宽窄、相干长度长、易于实现高功率和小型化等众多优点，因而被广泛应用在光纤传感系统、远程测控雷达、远程通信系统等应用领域中，并且扮演者十分重要的角色。尤其在光纤传感领域，光源的相干长度直接影响着系统最终的测量精度，且光源的稳定性也将影响测量结果的准确性，因此具有较长的相干长度即线宽极窄的稳定单纵模激光光源就显得尤为重要。此外，同传感系统相似，在许多国防军事应用领域，光源的线宽直接影响着远程监控、远程遥感等系统的整体性能，因而对光源的性能要求非常高。而传统的半导体激光器的性能已经完全不能满足上述各应用领域对光源的需求，因此具有良好光源特性的光纤激光器越来越成为研究和应用的热点。目前，光纤激光器的研究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。 本文以窄线宽光纤激光器为研究目标，主要研究工作可分为以下几点： 1.首先简述了光纤激光器的基本原理及特性，介绍了光纤激光器类型及优点，进而对光纤激光器的应用领域进行了概括。 2.对光纤激光器的原理进行分析研究，并针对典型的环形腔光纤激光器结构进行分析和实验研究，找出对其进一步优化的突破口。 3.提出了一种基于并联双子环的马赫增德尔干涉仪的窄线宽光纤激光器结构，利用维纳效应，并且结合可饱和吸收体的作用，实现了稳定了单纵模窄线宽激光输出。在实验中，对提出的光纤激光器的输出光的线宽，阈值、稳定性、单模特性做了详细研究和分析，输出激光中心波长为1549.57nm，线宽仅为1.09KHz，具有10.7mW的低阈值和良好的稳定性。 4.提出了一种基于并联子环腔结构的双波长稳定光纤激光器结构，实验得到了中心波长分别为1558.67nm和1558.77nm的双波长激光输出，并对其性能进行研究，探测了输出激光的频谱，表明激光器为单纵模运行且具有良好的时间稳定性。 最后，对本文的研究工作作出总结和展望。
【图文】：

图 2-1 光的受激辐射过程示意图Fig. 2-1 Schematic diagram for Stimulated emission of light激光器的工作波长是由掺杂离子的种类决定的，而掺铒光纤激光器恰好位 1550nm，因此成为研究热点，本文采用的增益介质即为掺铒光纤（EDF

析铒离子的能级结构进而分析铒离子的吸收和荧光特性。图 2-2 所示是铒离子的能构。下能级415 2I 电子在吸收泵浦光后向上能级411 2I 跃迁的过程为吸收过程，掺铒光光器泵浦光波长的选择也是由此决定的。跃迁到上能级的电子不稳定，会自发地向跃迁，这个过程为荧光过程。而 的离子寿命极短，故荧光过程主要为413 2I 向基的跃迁，也正因此，铒离子的激射波长为 1550nm。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN248

【参考文献】

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1 李荣伟;李勇涛;;分布式光纤传感在海底电缆检测中的应用[J];电力系统通信;2010年02期

2 叶震寰,楼祺洪,薛东;窄线宽光纤激光器进展[J];光学与光电技术;2004年01期

3 张旭苹;王峰;路元刚;;基于布里渊效应的连续分布式光纤传感技术[J];激光与光电子学进展;2009年11期

本文编号：2584609