窄线宽掺铒光纤环形激光器技术研究

发布时间：2023-04-27 05:27

　　由于传统的半导体激光器的线宽都相对较宽,单色性较差,可调谐的范围有限,与现今的光通信网络兼容性较差,已经越来越无法满足现代光通信等领域的需要,因此光纤激光器逐步成为当今的研究重点,逐步取代半导体激光器成为现今市场的主流。当前,光纤激光器的研究工作主要集中在窄线宽,高功率和宽调谐等领域,其中超窄线宽是光纤激光器领域中一个十分重要的研究方向,近年来,超窄线宽光纤激光器研究成果显著,研究人员利用窄带滤波器,可饱和吸收体,新型腔形结构和非线性效应等多种方法获得了kHz甚至更窄量级输出的光纤激光器。本论文通过实验证明了一种实现掺铒光纤环形激光器窄线宽单纵模稳定输出的方法。首先分别从腔形结构、窄带滤波器、可饱和吸收体、非线性效应四个层面对光纤激光器输出特性的影响进行了分析,对光纤激光器窄线宽单纵模输出的方法进行了总结。然后对激光器输出特性进行了仿真,分析了掺铒光纤掺杂浓度、掺铒光纤长度、腔内损耗和外接滤波器反射率等因素对激光器阈值泵浦功率、输出功率和输出斜率效率等特性的影响。之后在此基础上搭建了实验系统。在光纤环形激光器腔内使用3个马赫曾德尔滤波器和一个光纤布拉格光栅,在光纤布拉格光栅的反射带宽内...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 光纤激光器国内外研究现状及应用
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 光纤激光器的应用
    1.3 论文研究内容及结构安排
第二章 光纤激光器的窄线宽实现方法
    2.1 光纤激光器腔型结构
        2.1.1 线形腔
        2.1.2 环形腔
        2.1.3 复合腔
    2.2 光纤窄带滤波器
        2.2.1 光纤马赫曾德尔滤波器
        2.2.2 光纤法布里珀罗腔梳状滤波器
        2.2.3 高双折射光纤型梳状滤波器
        2.2.4 光纤布拉格光栅
    2.3 光纤激光器中的可饱和吸收体的使用
    2.4 基于非线性效应的光纤激光器
        2.4.1 光纤拉曼激光器
        2.4.2 光纤布里渊激光器
        2.4.3 光纤瑞利激光器
    2.5 光纤激光器搭建的温度和振动影响
        2.5.1 温度控制
        2.5.2 振动控制
    2.6 本章小结
第三章 窄线宽光纤激光器的输出功率优化方法
    3.1 掺铒光纤激光器能级系统
    3.2 掺铒光纤激光器的泵浦阈值与输出功率优化
    3.3 掺铒光纤激光器输出数值计算研究
        3.3.1 EDF长度值与阈值泵浦功率Ppth
in

        3.3.2 EDF长度值与输出功率P_S

S(L)'>        3.3.3 EDF长度值和激光器输出功率导数P'_S(L)
        3.3.4 EDF长度值与激光器的斜率效率η
        3.3.5 激光器腔内损耗α与激光器输出功率P_S

        3.3.6 外接滤波器反射率R(λ)与光纤激光器输出功率P_S

        3.3.7 EDF掺杂浓度N_Er与光纤激光器输出功率P_S

    3.4 本章小结
第四章 窄线宽环形光纤激光器实验研究
    4.1 窄线宽环形腔光纤激光器腔形结构和滤波器的设计
    4.2 窄线宽环形光纤激光器实验
    4.3 本章小结
第五章 窄线宽光纤激光器线宽理论与测量
    5.1 窄线宽光纤环形激光器线宽理论
    5.2 延时自外差法测量激光器线宽
    5.3 延时自外差测量方法的改进
    5.4 窄线宽光纤环形激光器线宽的测量
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3802960

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