窄线宽掺铒光子晶体光纤激光器研究

发布时间：2020-11-12 04:55

　　 窄线宽光纤激光器由于其极窄的线宽、激光相干性高的特点,作为光源应用在激光雷达、光纤遥感、激光测距以及相干光通信等领域。本文主要目的是设计出满足于谐振式光纤陀螺光源应用的窄线宽光纤激光器,同时加入具有一定非线性掺铒光子晶体光纤深入研究和分析其线宽特性,论文主要工作如下:(1)通过分析影响线宽的因素获取了随机相位波动和腔内光子寿命的重要关系,以及外部抗震恒温、内部谐振腔设计和增益介质自发辐射等因素与线宽的相关性,因此对增益介质、腔形和各种窄线宽关键技术进行了详细分析和讨论,初步确定光路结构并搭建延迟自外差线宽测量系统。(2)根据光路建立了带可饱和吸收体的有源环形谐振腔模型,数值仿真了激光器起振和反射谱形成的过程。先从原理上分析了有源腔内各纵模光功率传输的有源环形谐振腔模型,以及形成行波腔的边界条件,在了解反射谱对有源行波腔的重要性后,针对选模包结构理论模型研究分析了可饱和吸收体对线宽的压缩作用。再通过未泵浦铒纤的长度、掺杂浓度和注入选模包结构的光功率的一系列变化,展现了反射谱范围、深度等变化规律。利用以上模型列举出三种输出腔结构并分别仿真其稳态窄线宽激光起振和反射谱形成的过程,获得了三种结构的优化结果。(3)进行窄线宽掺铒光子晶体光纤激光器的研究。对三种腔结构分别搭建光路结构,分析其光谱输出特性和自外差测量的线宽特性,调整可饱和吸收体参数,得到与反射谱仿真规律一致的验证结果。实验研究发现光子晶体光纤用作增益光纤时,光子晶体光纤表现出抑制线宽加宽的特性,用作可饱和吸收体时,能在没有偏振控制器的情况下满足干涉条件完成可饱和吸收体功效,展现了具有更好的可饱和吸收效果的潜在能力。三种结构都实现了使用光子晶体光纤作为增益光纤获得2.2KHz以下窄线宽输出,光功率输出在毫瓦量级,虽然不高,但能满足谐振式光纤陀螺光源的使用。(4)使用电控窄线宽滤波器搭建了可调谐掺铒光子晶体光纤激光器光路。对比三种腔结构后选取了波长稳定性最好的输出后置式结构作为可调谐光路的搭建,实现61.02nm波长范围的窄线宽激光调谐,输出线宽为2.2KHz,在5-55℃范围内任意固定温度下的能保持一小时0.05nm以内的波长稳定性。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN248
【部分图文】：

激光雷达测距结构示意简图

线形腔结构示意图

环形腔结构示意图
【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 徐攀;胡正良;马明祥;姜暖;胡永明;;光纤环形谐振腔中饱和吸收体光栅的数值模拟和特性分析[J];光学学报;2012年08期

2 肖华菊;王翔;马云;张洁;;基于DSHI的窄线宽光纤激光器线宽测量[J];光电工程;2010年08期

3 魏兴春;欧攀;张春熹;贾豫东;李大伟;;单频单偏振窄线宽光纤激光器及其放大研究[J];激光技术;2010年01期

4 Kevin Cook;John Canning;John Holdsworth;Chris Dewhurst;;Stable CW Single-Mode Photonic Crystal Fiber DFB Ring Laser[J];Journal of Electronic Science and Technology of China;2008年04期

5 岳慧敏;代志勇;刘永智;欧中华;伍波;;BOTDR分布式光纤传感器研究进展[J];激光杂志;2007年04期

6 伍波;刘永智;张谦述;岳慧敏;代志勇;;基于光纤光栅法布里-珀罗腔的高效窄线宽光纤激光器[J];中国激光;2007年03期

7 詹黎;宋跃江;夏宇兴;;128波长输出的自注入布里渊光纤激光器[J];激光与光电子学进展;2005年12期

8 俞本立,钱景仁,罗家童,孙志培,杨瀛海;线宽小于0.5kHz稳态的单频光纤环形腔激光器[J];量子电子学报;2001年04期

9 史寒星,吴铁;延时自外差测谱系统的基本要求[J];北京邮电大学学报;1997年02期

本文编号：2880273