面向引力波探测的2μm单频光纤激光器的研究

发布时间：2024-05-28 03:37

　　引力波的存在是爱因斯坦在广义相对论中提出的一个重要预言,引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一,高功率窄线宽的单频激光器是激光干涉仪引力波探测器的关键部件之一。目前,为了提高引力波探测器在整个探测波段的灵敏度,其中一个解决方案就是替换现有的二氧化硅反射镜材质为单晶硅材质,并且124K的低温下运行以降低测试质量体和悬挂系统的热噪声,而单晶硅的透射波长则要求激光器输出波长必须在2μm波段,并且该波段的激光波长可有效降低探测器中的瑞利散射效应,降低散射噪声。同时,2μm波段单频光纤激光器具有低的相对强度噪声、窄的线宽以及长相干长度等特性,其工作波长包含了水、二氧化碳等大气气体的吸收带,因此其在高分辨率光谱学、激光雷达、非线性频率转换等方面也具有广泛的应用前景。所以,研究2μm波段的高功率单频光纤激光器是有意义的。本论文主要对2μm波段的高功率窄线宽单频光纤激光器进行了系统的研究。首先,利用自制的窄带宽光纤光栅和商用的掺铥石英增益光纤制作出分布布拉格结构的2μm单频光纤激光器,然后通过增益光纤折射率调制和谐振腔腔长调制两种方式实现了输出激光频率的宽带宽扫频范围调谐,之后利用全光纤结构的三级...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 2μm单频光纤激光器的研究进展
    1.3 2μm单频光纤放大器的研究进展
    1.4 论文结构和主要研究内容
第2章 2μmDBR单频光纤激光器
    2.1 Tm³⁺的能级结构
    2.2 基于相位掩模法的布拉格光纤光栅
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验结果和分析
    2.3 DBR结构单频光纤激光器
        2.3.1 随机偏振态单频光纤激光器
        2.3.2 线偏态单频光纤激光器
    2.4 本章小结
第3章 单频光纤激光器的线性扫频研究
    3.1 光致折射率调制
        3.1.1 实验装置
        3.1.2 实验结果
    3.2 谐振腔腔长调制
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验结果
    3.3 本章小结
第4章 高功率掺铥光纤放大器的研究
    4.1 第一级光纤放大器
        4.1.1 单包层光纤放大器
        4.1.2 双包层光纤放大器
    4.2 第二级光纤放大器
        4.2.1 实验装置
        4.2.2 实验结果
    4.3 第三级光纤放大器
        4.3.1 实验装置
        4.3.2 实验结果
    4.4 放大器相对强度噪声
    4.5 放大器线宽
    4.6 本章小结
第5章 单频光纤激光器的应用研究
    5.1 单频光纤激光器光机电一体化设计
        5.1.1 光学部分
        5.1.2 电路部分
        5.1.3 软件部分
        5.1.4 激光器性能
    5.2 基于工程化样机的PDH锁定
        5.2.1 实验原理
        5.2.2 实验装置
    5.3 本章小结
总结与展望
    本文工作总结
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的主要学术成果
致谢



本文编号：3983433