基于随机反馈的多波长光纤激光器

发布时间：2017-08-26 05:26

  本文关键词：基于随机反馈的多波长光纤激光器

  更多相关文章： 多波长光纤激光器 受激布里渊散射 随机反馈 瑞利散射

【摘要】：随机分布反馈光纤激光器(RDFFL)是近几年才发展起来的一种新型光纤激光器。其在结构上区别于传统激光器,即无固定的反射镜,因此制造技术简单。同时又可实现稳定的、低空间相干的、多波长的连续激光输出,被认为是一种重要的新型光源,可用于非线性光学、光通信和传感等领域。本文以掺铒光纤和受激布里渊散射为混合增益,研究并实现了三种随机分布反馈掺铒光纤激光器。1、提出并实验研究了一种基于受激布里渊散射和掺铒光纤混合增益的多波长随机光纤激光器,对其输出特性进行了详细的研究。该激光器选用两段长为20km的单模光纤组成全开放腔结构,利用单模光纤的瑞利散射提供随机光反馈。结果表明,提出的随机光纤激光器具有激射阈值,当EDF增益高于阈值时,输出激光功率和增益有线性关系从而证明是激光输出。当掺铒光纤泵浦功率达到最大的433mW,明显高于阈值时,激光器两端的最大输出功率为1.60mW和1.68mW。获得稳定的一阶和二阶随机激光输出与布里渊泵浦光波长间隔分别约为0.088nm和0.174nm,3dB线宽约为0.022nm,峰值强度和位置基本不随时间而变化。2、第一种结构因为使用了完全开放腔,只实现了两个波长的稳定输出。为了进一步提高增益并增加激发的波长数,本课题组提出了一种通过啁啾光栅的反射与瑞利散射结合起来的半开放腔的多波长布里渊掺铒随机光纤激光器,并用实验成功验证。由于该结构中啁啾光栅的反射率超过95%,绝大部分光在光栅处都予以反射,因而此处的反馈信号远强于瑞利散射,相当于瑞利散射和受激布里渊散射共同充当了虚拟反射镜。因此半开放腔的效率比完全开放腔较高,并产生了5个波长同时输出。同时,第一通道和第四通道峰值功率差较小而且奇数和偶数斯托克斯线之间没有明显的峰值功率差。我们课题组提出的随机光纤激光器结构虽然实现了多波长稳定输出,但是因为使用了啁啾光栅,从而使激光器的总带宽和布里渊泵浦波长范围受到了限制。因此在此基础之上,我们进一步提出了一种具有可调谐特性的半开放腔多波长随机光纤激光器,利用单模光纤和环形结构组成半开放腔结构,通过改变布里渊泵浦激光波长实现输出随机激光的可调谐特性。研究结果表明,当布里渊泵浦波长为1550.01nm时,该激光器最多可以实现4个波长的随机激光输出,且可以通过控制掺铒光纤放大器的输出功率来精确控制输出随机激光波长数目,其一阶至四阶斯托克斯光的阈值功率分别为12mW,31.6mW,73mW,610mW。其中,一阶斯托克斯光的斜率效率可达12.5%。固定掺铒光纤放大器的输出功率为631mW时,随着随机分布反馈光纤长度的增加,随机激光输出功率成指数下降。该激光器的输出波长可在1528-1580nm的波长范围内调谐。此外,半开放腔的结构设计也有效地消除了输出光谱中奇数阶和偶数阶斯托克斯光的峰值功率差异。
【关键词】：多波长光纤激光器 受激布里渊散射 随机反馈 瑞利散射
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1. 绪论12-21
• 1.1. 研究背景12-13
• 1.2. 随机激光13-14
• 1.3. 随机光纤激光器14-19
• 1.4. 主要研究内容和研究意义19-21
• 1.4.1. 研究目的与意义19
• 1.4.2. 主要内容19-21
• 2. 基于布里渊-掺铒混合增益的随机光纤激光器21-28
• 2.1. 引言21-22
• 2.2. 激光器的结构与产生随机激光原理22-23
• 2.2.1. 光纤激光器的结构和工作原理22-23
• 2.3. 实验结果与讨论23-27
• 2.4. 本章小结27-28
• 3. 基于半开放腔的可调谐多波长随机光纤激光器28-39
• 3.1. 引言28-29
• 3.2. 半开放腔随机激光29-32
• 3.3. 激光器的结构与产生随机激光原理32-33
• 3.3.1. 光纤激光器的结构和工作原理32-33
• 3.4. 实验结果与讨论33-37
• 3.5. 本章小结37-39
• 4. 总结与展望39-41
• 4.1. 总结39
• 4.2. 展望39-41
• 参考文献41-46
• 作者简历46

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