多波长布里渊随机光纤激光器的研究
发布时间:2020-12-18 20:52
近年来,由于随机光纤激光器(RFL)在光传感和光通信系统中的应用潜力,引起了人们广泛的关注。早期随机光纤激光器的研究重点主要是基于普通单模光纤的拉曼随机激光器,这种随机激光器的激光阈值一般在瓦量级。而基于布里渊散射的随机激光器,其增益系数远远高于拉曼散射,可以将阈值降低至几十毫瓦。因此,本文提出了一种通过受激布里渊散射提供放大机制,长光纤中的后向瑞利散射提供随机分布反馈机制的双端泵浦随机光纤激光器模型,并设计了基于该模型的多波长布里渊随机光纤激光器(MW-BRFL),主要研究内容分为以下三个部分:1、提出了一种双端泵浦布里渊随机激光器模型,建立并数值求解了关于该激光器的功率耦合方程式。通过改变泵浦功率,仿真了不同耦合系数与光纤长度时的泵浦光和斯托克斯光的输出功率分布以及相应的阈值等激光输出特性。根据仿真结果,得到了不同光纤长度及耦合系数下光纤两端的泵浦光功率均呈指数衰减,斯托克斯光功率均呈指数增加,耦合系数越大,在光纤两端产生的斯托克斯光功率就越高,并且光纤有效作用长度就越大,多波长激光输出的阈值就越低。2、设计了一种基于以上模型的MW-BRFL,该MW-BRFL采用双端泵浦结构,普通...
【文章来源】:电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:71 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
随机激光示意图
章绪论3由于基于受激拉曼散射效应的随机激光器的阈值通常在1W以上,因此有关阈值较低的受激布里渊随机激光器的研究相继展开。早在1998年,Fotiadi等人[5]在300m单模光纤中观察到受激布里渊散射(SBS)过程的斯托克斯场(Stokes)的光谱范围异常狭窄,对这一现象的解释是由于Stokes场的瑞利散射引起的动态分布式反馈的结果。2011年,Fotiadi首次报道了瑞利散射提供分布反馈机制、受激布里渊散射效应提供增益的随机光纤激光器,得到了斯托克斯光相较于泵浦光具有11GHz大小的频移量,为该方向的研究工作奠定了坚实的基矗图1-2三种不同布里渊频率的光纤级联而成的随机光纤激光器[7]2012年8月,加拿大渥太华大学的Pang等人[7]首次提出了具有单频和窄线宽的瑞利散射反馈随机布里渊光纤激光器,如图1-2所示,该激光器的增益介质由三种低损耗光纤级联组成,在中间光纤部分中产生的布里渊斯托克斯光的瑞利散射沿两个方向被其他另外两个光纤增强,当中间光纤的布里渊增益超过一次往返的布里渊斯托克斯光的有效损耗时,在中间光纤的布里渊谱线的顶部会观察到窄的线宽激射,其激射线宽窄至3kHz。2013年5月,Pang等人[8]在相干布里渊随机光纤激光器中观察到窄线宽的激光尖峰,该激光器采用半开腔结构,使用连续波光纤激光器作为泵浦源,单模光纤中的受激布里渊散射充当增益机制,而非均匀光纤中的瑞利散射提供随机分布反馈,得到了阈值仅有4mW、线宽仅有10Hz的随机激光输出。但是,这种相干布里渊随机光纤激光器的高频具有不稳定性,包括频率抖动和多模发射,其主要原因是由于光纤不均匀性造成的布里渊增益频谱不均匀展宽和全开腔对外部干扰的敏感性较高。因此在2013年11月,Pang等人[9]接着提出了以受激布里渊散射为增益机制,瑞利散射为反馈机制的相干?
第一章绪论5(a)(b)图1-3(a)全开腔多波长随机光纤激光器结构图;(b)不同泵浦功率下多波长的输出频谱[6]2013年3月,Ahmad等人[6]提出了一种基于瑞利散射反馈的S波段多模布里渊-拉曼随机光纤激光器。如图1-3(a)所示,采用全开腔结构,非线性增益介质为7.7km长的色散补偿光纤(DCF),光纤末端进行了角度切割以防止菲涅尔反射,两个1425nm激光二极管放大布里渊泵浦(BP)信号,该信号又通过受激布里渊散射产生多波长激光输出。最终在361.66mW的拉曼泵浦功率下获得了从1515.15到1516.00nm的11条布里渊斯托克斯线,图1-3(b)所示,其中,产生了五条奇数的布里渊斯托克斯线,其峰值功率约为0dBm。基于受激布里渊散射效应的多波长随机激光器,由于较弱的瑞利散射反馈特性,采用全开腔结构会引起如图中所示的奇偶阶斯托克斯光峰值功率差异较大的问题,研究人员通过在实验系统中引入光纤环形镜、啁啾光栅与环形腔等器件,构成半开腔结构,可解决奇偶阶斯托克斯光峰值功率差异较大的问题。(a)(b)图1-4(a)半开腔多波长随机光纤激光器结构图;(b)不同泵浦功率下多波长的输出频谱[11]比如2013年,电子科技大学的吴函等人[11]提出了一种基于布里渊-拉曼混合
【参考文献】:
期刊论文
[1]随机分布反馈光纤激光器研究进展[J]. 胡朋兵,董新永. 激光与光电子学进展. 2011(11)
[2]单模光纤中受激布里渊散射阈值研究[J]. 沈一春,宋牟平,章献民,陈抗生. 中国激光. 2005(04)
硕士论文
[1]随机激光器的几个前沿理论课题研究[D]. 王可嘉.华中科技大学 2004
本文编号:2924593
【文章来源】:电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:71 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
随机激光示意图
章绪论3由于基于受激拉曼散射效应的随机激光器的阈值通常在1W以上,因此有关阈值较低的受激布里渊随机激光器的研究相继展开。早在1998年,Fotiadi等人[5]在300m单模光纤中观察到受激布里渊散射(SBS)过程的斯托克斯场(Stokes)的光谱范围异常狭窄,对这一现象的解释是由于Stokes场的瑞利散射引起的动态分布式反馈的结果。2011年,Fotiadi首次报道了瑞利散射提供分布反馈机制、受激布里渊散射效应提供增益的随机光纤激光器,得到了斯托克斯光相较于泵浦光具有11GHz大小的频移量,为该方向的研究工作奠定了坚实的基矗图1-2三种不同布里渊频率的光纤级联而成的随机光纤激光器[7]2012年8月,加拿大渥太华大学的Pang等人[7]首次提出了具有单频和窄线宽的瑞利散射反馈随机布里渊光纤激光器,如图1-2所示,该激光器的增益介质由三种低损耗光纤级联组成,在中间光纤部分中产生的布里渊斯托克斯光的瑞利散射沿两个方向被其他另外两个光纤增强,当中间光纤的布里渊增益超过一次往返的布里渊斯托克斯光的有效损耗时,在中间光纤的布里渊谱线的顶部会观察到窄的线宽激射,其激射线宽窄至3kHz。2013年5月,Pang等人[8]在相干布里渊随机光纤激光器中观察到窄线宽的激光尖峰,该激光器采用半开腔结构,使用连续波光纤激光器作为泵浦源,单模光纤中的受激布里渊散射充当增益机制,而非均匀光纤中的瑞利散射提供随机分布反馈,得到了阈值仅有4mW、线宽仅有10Hz的随机激光输出。但是,这种相干布里渊随机光纤激光器的高频具有不稳定性,包括频率抖动和多模发射,其主要原因是由于光纤不均匀性造成的布里渊增益频谱不均匀展宽和全开腔对外部干扰的敏感性较高。因此在2013年11月,Pang等人[9]接着提出了以受激布里渊散射为增益机制,瑞利散射为反馈机制的相干?
第一章绪论5(a)(b)图1-3(a)全开腔多波长随机光纤激光器结构图;(b)不同泵浦功率下多波长的输出频谱[6]2013年3月,Ahmad等人[6]提出了一种基于瑞利散射反馈的S波段多模布里渊-拉曼随机光纤激光器。如图1-3(a)所示,采用全开腔结构,非线性增益介质为7.7km长的色散补偿光纤(DCF),光纤末端进行了角度切割以防止菲涅尔反射,两个1425nm激光二极管放大布里渊泵浦(BP)信号,该信号又通过受激布里渊散射产生多波长激光输出。最终在361.66mW的拉曼泵浦功率下获得了从1515.15到1516.00nm的11条布里渊斯托克斯线,图1-3(b)所示,其中,产生了五条奇数的布里渊斯托克斯线,其峰值功率约为0dBm。基于受激布里渊散射效应的多波长随机激光器,由于较弱的瑞利散射反馈特性,采用全开腔结构会引起如图中所示的奇偶阶斯托克斯光峰值功率差异较大的问题,研究人员通过在实验系统中引入光纤环形镜、啁啾光栅与环形腔等器件,构成半开腔结构,可解决奇偶阶斯托克斯光峰值功率差异较大的问题。(a)(b)图1-4(a)半开腔多波长随机光纤激光器结构图;(b)不同泵浦功率下多波长的输出频谱[11]比如2013年,电子科技大学的吴函等人[11]提出了一种基于布里渊-拉曼混合
【参考文献】:
期刊论文
[1]随机分布反馈光纤激光器研究进展[J]. 胡朋兵,董新永. 激光与光电子学进展. 2011(11)
[2]单模光纤中受激布里渊散射阈值研究[J]. 沈一春,宋牟平,章献民,陈抗生. 中国激光. 2005(04)
硕士论文
[1]随机激光器的几个前沿理论课题研究[D]. 王可嘉.华中科技大学 2004
本文编号:2924593
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