线宽超窄的双波长光纤激光器研究

发布时间：2017-06-20 19:09

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【摘要】：多波长超窄线宽光纤激光器在光传感、光纤通信、高精度测量仪器、精密医疗设备和微波太赫兹波的产生等方面具有广泛的应用前景。在光通信方面,超窄线宽的多波长光纤激光器可以极大的提高通信容量、通信质量和通信距离,同时降低通信系统成本;在多参数光传感领域,线宽极窄的多波长光纤激光器可以有效的提高传感精度和准确度,同时避免多个光源带来的高系统成本和更多的不稳定性;在微波太赫兹波产生方面,利用线宽超窄、相位噪声极低的双波长光纤激光器进行光学差频可以获得更加纯净的微波和太赫兹波。本文利用瑞利散射深度压缩激光线宽的方法,进行了线宽超窄的双波长光纤激光器的实验与研究,论文的主要工作如下:(1)首先从工作原理上对实现超窄线宽光纤激光器和双波长光纤激光器的主要技术方案进行了分析,指出利用瑞利散射深度压缩激光线宽的方法是目前非常有效的激光线宽压缩技术,瑞利散射谱的线宽小于输入激光的线宽,光在激光谐振腔内循环多次之后,瑞利散射对激光线宽的压缩效应逐渐积累,最终可以获得线宽超窄的激光输出。由于瑞利散射不具有波长选择性,因此从理论上讲,十分适用于对多个不同波长的激光线宽进行同时压缩。(2)基于光纤中的瑞利散射深度压缩激光线宽的机制,采用典型的环形光纤激光腔结构,结合两支中心波长分别为1530 nm和1550 nm的FBG进行激光谐振波长选择,通过调节可调谐光衰减器和偏振控制器分别调节两个波长激光分别对应的腔损和增益使其达到均衡状态,从而获得稳定的双波长激光输出;采用110 m的微拉锥光纤作为高受激布里渊阈值光纤,实现瑞利散射信号的积累从而对激光线宽进行深度压缩,最后通过自外差探测法对两个波长输出激光的线宽分别进行探测,在泵浦光功率为200 mW时,获得的1530 nm波长激光和1550 nm波长激光的线宽分别为670 Hz和650 Hz,其边模抑制比分别达到52 dB和51 dB,两波长输出功率最大达到1.07 mW和1.09 mW,稳定性良好。(3)将激光腔内110 m的微拉锥光纤移除进行对比实验,研究瑞利散射对激光线宽的压缩效果,未利用瑞利散射进行激光线宽压缩的情况下,获得的双波长激光输出线宽分别为12.93 kHz和13.4 kHz,实验表明瑞利散射的确有效的压缩了激光线宽,成功地将数十kHz的激光线宽压缩到百赫兹量级,且其对两个波长激光的线宽压缩效果基本相同,两个波长不具有选择性。(4)固定一支FBG的波长,通过施加应力的方式调谐另外一支FBG的中心波长,从而实现输出激光的波长调谐,波长调谐后该双波长激光器依然保持双波长的稳定激射,并且激光线宽保持700 Hz不变,调谐范围为3 nm左右,该实验结果进一步说明基于光纤中的瑞利散射深度压缩激光线宽的机制可以同时实现多个激光线宽的同时压缩。在本论文中,激光的波长是由光纤光栅的中心波长所决定的,在实际应用中,可以通过改变滤波器波长以及增益介质将该方法应用于远红外、紫外等宽波段激光的线宽压缩中。
【关键词】：双波长光纤激光器 线宽压缩 瑞利散射 超窄线宽 波长调谐
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 光纤激光器的发展与应用10-11
• 1.3 窄线宽光纤激光器的研究意义与进展11-12
• 1.4 双波长光纤激光器的研究背景及研究现状12-13
• 1.5 本文的研究内容与意义13-15
• 1.5.1 课题的提出13-14
• 1.5.2 课题的研究内容14
• 1.5.3 课题研究的意义14-15
• 2 双波长窄线宽光纤激光器的理论基础15-35
• 2.1 激光线宽的基本理论15-24
• 2.1.1 激光线宽的展宽及主要影响因素15-19
• 2.1.2 激光线宽的测量方法及原理19-24
• 2.2 光纤激光器的线宽压缩原理和技术24-32
• 2.2.1 窄线宽光纤激光器的常用技术方案及其原理24-28
• 2.2.2 基于瑞利散射的激光线宽压缩机制28-32
• 2.3 双波长光纤激光器的工作原理及技术方案32-34
• 2.3.1 双波长光纤激光器的工作原理32-33
• 2.3.2 双波长光纤激光器的常用技术方案33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 超窄线宽双波长光纤激光器的实验研究35-45
• 3.1 实验结构设计及工作原理35-37
• 3.2 实验过程与结果分析37-44
• 3.2.1 光谱特性分析37-38
• 3.2.2 激光单频运转特性及线宽特性分析38-40
• 3.2.3 激光线宽与泵浦功率的关系40-42
• 3.2.4 激光波长稳定性和功率稳定性42-43
• 3.2.5 激光功率和泵浦效率43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 线宽压缩效果研究及波长可调谐研究45-57
• 4.1 实验结构设计及工作原理45
• 4.2 实验过程与实验结果分析45-49
• 4.3 波长调谐的实验研究49-55
• 4.3.1 波长调谐的实现49-52
• 4.3.2 激光输出特性探测与分析52-55
• 4.4 本章小结55-57
• 5 全文总结57-59
• 5.1 论文工作总结57-58
• 5.2 论文下一步工作58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 附录65
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：466602