基于高掺杂铒光纤的单频窄线宽光纤激光器研究

发布时间：2023-03-05 14:13

　　单频窄线宽光纤激光器以其产生的单频、窄线宽、超低噪音、超低强度干扰以及超高单色性、超高相干性等特性的激光,而被广泛的应用于各种社会领域和研究中,如在光纤通信系统、光纤传感器、相干激光雷达、微波光子系统以及太赫兹领域等。因此单频窄线宽光纤激光器的研究成为了当今社会至关重要的研究方向。本文主要研究了一种高掺杂铒光纤的单频窄线宽光纤激光器,首先利用Matlab仿真软件对铒光纤的增益特性进行理论仿真,分析了与工作物质长度、铒离子掺杂浓度以及泵浦功率等因数之间的关系,通过缩短高掺杂铒光纤工作物质的长度来减小激光器的谐振腔长,同时增加掺杂铒离子浓度来提高增益。并借助中心波长为1550nm的高低反射率的光纤光栅,实现对激光的线宽和模式的控制,并结合波分复用器(WDM)构成一种超短线性腔。同时针对使用的高掺杂铒光纤的机械性能比较差,质地比较脆等问题,采用传统的光纤切割技术无法实现光纤切割,因此采取了一种研磨、抛光的方法处理光纤端面,并借助光纤对接技术将处理的光纤对接到设计好的光路中,完成对其性能的测试。最后基于高掺杂铒光纤在光放大系统内的应用,在泵浦功率为400mW的情况下,可实现最大的增益输出为19...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 单频窄线宽光纤激光器的研究意义
    1.3 单频窄线宽光纤激光器的起源和发展历程
    1.4 单频窄线宽光纤激光器的应用
        1.4.1 光纤通信系统
        1.4.2 光纤传感器
        1.4.3 相干激光雷达
        1.4.4 微波光子系统
        1.4.5 太赫兹源
    1.5 论文的主要内容及创新点
        1.5.1 论文的主要内容
        1.5.2 论文的创新点
第二章 单频窄线宽掺铒光纤激光器的理论基础
    2.1 掺铒光纤激光器原理
        2.1.1 光纤激光器的基本组成与工作原理
        2.1.2 掺铒光纤中铒离子的能级结构
        2.1.3 三能级系统速率方程组
        2.1.4 掺铒光纤小信号增益
    2.2 光纤激光器单频输出方法
        2.2.1 短腔法
        2.2.2 光纤Bragg光栅
        2.2.3 可饱和吸收体法
        2.2.4 利用不同的谐振腔结构
        2.2.5 自反馈注入技术
        2.2.6 利用非相干技术
    2.3 本章小结
第三章 高掺杂铒光纤特性分析研究
    3.1 掺铒光纤增益特性研究
        3.1.1 高掺杂氟碲酸盐铒光纤材质选择
        3.1.2 高掺杂铒光纤特性仿真分析
    3.2 高掺杂铒光纤端面处理技术
    3.3 高掺杂铒光纤对接技术
    3.4 本章小结
第四章 单频窄线宽光纤激光器的研究
    4.1 高掺杂铒光纤特性实验研究
        4.1.1 高掺杂铒光纤自发辐射谱分析
        4.1.2 高掺杂铒光纤增益谱分析
    4.2 超短腔光纤激光器结构的研究
        4.2.1 光纤光栅的应用
        4.2.2 实验装置组成实验输出谱特性分析
        4.2.3 实验输出谱特性分析
    4.3 激光窄线宽测试分析
        4.3.1 零拍法测试
        4.3.2 外差法测试
        4.3.3 光谱线宽特性分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录 攻读硕士学位期间撰写的论文
致谢



本文编号：3756343