基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器研究
发布时间：2021-10-30 10:29
近十年来,2μm光纤激光器因其在医疗、材料加工、激光通信和大气监测等领域所具有的独特优势而成为了科学研究的热点。多波长运行态和锁模运行态是2μm光纤激光器中应用广泛的两种运行状态。但要在一个激光器中分别实现多波长态和锁模态运行,必须灵活地控制激光谐振腔内的纵模间隔,因而一直以来存在较大技术困难。本论文将Lyot滤波器和非线性放大环形镜（Nonlinear Amplifier Loop Mirror,NALM）技术相结合,设计并实现了一种既能产生多波长激光,又能实现锁模脉冲激光输出的2μm光纤激光器,通过适当改变保偏光纤的长度,该激光器能够实现单波长和双波长可切换的锁模脉冲激光输出。该型激光器在科学研究、遥感、空间光通信等领域具有重要的应用前景。本论文分析了Lyot滤波器和NALM的基本原理,结合Lyot滤波器的滤波特性和NALM的强度相关损耗特性,提出了基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器设计方案。基于提出的方案,本文采用双包层掺铥光纤作为增益介质,793 nm半导体激光器作为泵浦源,两个挤压型偏振控制器（Polarization Controller,PC）和一段保...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
器件实物图
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于Lyot与NALM结构的2μm光纤激光器多波长运行33接，如图3.2(c)所示。最后，熔接完成的光纤如图3.2(d)所示，将熔接好的光纤取出。按照以上过程逐步将试验系统搭建完成。搭建好的基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器实验系统装置实物如图3.3所示。(a)米勒钳(b)光纤切割刀(c)准备熔接(d)熔接完成图3.2实验装置搭建中使用的工具实物图793nm泵浦源掺铥光纤合束器SMF-1950光纤偏振控制器PMF-1950光纤50:50耦合器隔离器30:70耦合器30%耦合输出光功率计示波器频谱分析仪光谱仪数据采集器图3.3基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器的实验装置2.测量仪器光功率计：用于测量输出激光的平均功率和能量，由以色列OPHIR公司生产，具体型号为VegaP/N7Z01560，如图3.4(a)所示。最大测量功率是50W，测量精度是0.01mW。示波器：用于检测激光的时域脉冲形状、重复频率和脉冲宽度，由美国力科公司生产，具体型号是WaveRunner610Z，如图3.4(b)所示。带宽是1GHz，采样率是10GS/s，分辨率是1ns，可以精确地测量脉宽大于等于1ns的脉冲的脉宽，该仪器需要和光电探测器一起使用。
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于Lyot与NALM结构的2μm光纤激光器多波长运行34光电探测器：一种铟镓砷(InGaAs)探测器，用于将光信号转换成电信号，由美国EOT公司生产，具体型号是ET-5000F，如图3.4(c)所示。响应时间是28ps，带宽是12.5GHz，探测波段是2μm。光谱仪：用来测试输出激光的光谱特性，由北京卓立汉光公司生产，具体型号是Omniλ750i，最高分辨率是0.02nm，如图3.4(d)所示。与光谱仪配套的数据采集器具体型号是DCS300PA，如图3.4(e)所示。频谱分析仪：用来测试激光的重复频率和信噪比，需要和光电探测器一块使用，由德国Rohde&Schwarz公司生产，具体型号是FSL3，如图3.4(f)所示。测试频率范围是从9kHz到3GHz，最高分辨率是1kHz，I/Q解调带宽是20MHz。(a)光功率计(b)示波器(c)光电探测器(d)光谱仪(e)数据采集器(f)频谱分析仪图3.4实验测量仪器的实物3.2.2实验结果与分析1.多波长激光的实现利用3.2.1节中介绍的测量仪器采集实验装置输出的数据。在实验中，先将耦合器30%的输出端口连接到光功率计的光电探测器上，当泵浦功率增加到2.7W时，光功率计显示平均输出功率为0.3mW。此时将OC的30%输出端口转接到光谱仪的数据采集端口，通过光谱仪采集到的数据并未出现多波长光谱，通过仔细调整PC1和PC2，仍然没有观察到多波长光谱，于是继续增加泵浦功率。当泵浦功率增加到4.6W时实现了稳定的多波长激光输出，对应的平均输出功率为57.7mW，多波长激光光谱如图3.5所示。在光谱的半高全宽(FullWidthatHalfMaximum,FWHM)范围内有效波长数为15个，相邻波长间隔为0.93nm，即光谱的FSR为
【参考文献】：
期刊论文
[1]Broad bandwidth SOA-based multiwavelength laser incorporating a bidirectional Lyot filter[J]. Abdul Hadi Sulaiman,Muhammad Zamzuri Abdul Kadir,Nelidya Md Yusoff,Noran Azizan Cholan,Fairuz Abdullah,Ahmad Fauzi Abas,Mohammed Thamer Alresheedi,Mohd Adzir Mahdi. Chinese Optics Letters. 2018(09)
[2]Stable multi-wavelength thulium-doped fiber laser based on all-fiber Mach–Zehnder interferometer[J]. 张鹏,马万卓,王天枢,贾青松,万春明. Chinese Optics Letters. 2014(11)
[3]光子晶体光纤中超连续谱产生的蓝移光谱分析[J]. 张会,王祎,常胜江. 光子学报. 2010(11)
博士论文
[1]面向2μm波段大功率光纤激光系统的高质量多波长及脉冲激光种子源研究[D]. 刘硕.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]2μm波段掺铥多波长光纤激光器[D]. 张岩.长春理工大学 2017
[2]基于双芯光纤滤波器的多波长光纤激光器[D]. 陈曼雅.北京交通大学 2013
本文编号：3466569
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
器件实物图
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于Lyot与NALM结构的2μm光纤激光器多波长运行33接，如图3.2(c)所示。最后，熔接完成的光纤如图3.2(d)所示，将熔接好的光纤取出。按照以上过程逐步将试验系统搭建完成。搭建好的基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器实验系统装置实物如图3.3所示。(a)米勒钳(b)光纤切割刀(c)准备熔接(d)熔接完成图3.2实验装置搭建中使用的工具实物图793nm泵浦源掺铥光纤合束器SMF-1950光纤偏振控制器PMF-1950光纤50:50耦合器隔离器30:70耦合器30%耦合输出光功率计示波器频谱分析仪光谱仪数据采集器图3.3基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器的实验装置2.测量仪器光功率计：用于测量输出激光的平均功率和能量，由以色列OPHIR公司生产，具体型号为VegaP/N7Z01560，如图3.4(a)所示。最大测量功率是50W，测量精度是0.01mW。示波器：用于检测激光的时域脉冲形状、重复频率和脉冲宽度，由美国力科公司生产，具体型号是WaveRunner610Z，如图3.4(b)所示。带宽是1GHz，采样率是10GS/s，分辨率是1ns，可以精确地测量脉宽大于等于1ns的脉冲的脉宽，该仪器需要和光电探测器一起使用。
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于Lyot与NALM结构的2μm光纤激光器多波长运行34光电探测器：一种铟镓砷(InGaAs)探测器，用于将光信号转换成电信号，由美国EOT公司生产，具体型号是ET-5000F，如图3.4(c)所示。响应时间是28ps，带宽是12.5GHz，探测波段是2μm。光谱仪：用来测试输出激光的光谱特性，由北京卓立汉光公司生产，具体型号是Omniλ750i，最高分辨率是0.02nm，如图3.4(d)所示。与光谱仪配套的数据采集器具体型号是DCS300PA，如图3.4(e)所示。频谱分析仪：用来测试激光的重复频率和信噪比，需要和光电探测器一块使用，由德国Rohde&Schwarz公司生产，具体型号是FSL3，如图3.4(f)所示。测试频率范围是从9kHz到3GHz，最高分辨率是1kHz，I/Q解调带宽是20MHz。(a)光功率计(b)示波器(c)光电探测器(d)光谱仪(e)数据采集器(f)频谱分析仪图3.4实验测量仪器的实物3.2.2实验结果与分析1.多波长激光的实现利用3.2.1节中介绍的测量仪器采集实验装置输出的数据。在实验中，先将耦合器30%的输出端口连接到光功率计的光电探测器上，当泵浦功率增加到2.7W时，光功率计显示平均输出功率为0.3mW。此时将OC的30%输出端口转接到光谱仪的数据采集端口，通过光谱仪采集到的数据并未出现多波长光谱，通过仔细调整PC1和PC2，仍然没有观察到多波长光谱，于是继续增加泵浦功率。当泵浦功率增加到4.6W时实现了稳定的多波长激光输出，对应的平均输出功率为57.7mW，多波长激光光谱如图3.5所示。在光谱的半高全宽(FullWidthatHalfMaximum,FWHM)范围内有效波长数为15个，相邻波长间隔为0.93nm，即光谱的FSR为
【参考文献】：
期刊论文
[1]Broad bandwidth SOA-based multiwavelength laser incorporating a bidirectional Lyot filter[J]. Abdul Hadi Sulaiman,Muhammad Zamzuri Abdul Kadir,Nelidya Md Yusoff,Noran Azizan Cholan,Fairuz Abdullah,Ahmad Fauzi Abas,Mohammed Thamer Alresheedi,Mohd Adzir Mahdi. Chinese Optics Letters. 2018(09)
[2]Stable multi-wavelength thulium-doped fiber laser based on all-fiber Mach–Zehnder interferometer[J]. 张鹏,马万卓,王天枢,贾青松,万春明. Chinese Optics Letters. 2014(11)
[3]光子晶体光纤中超连续谱产生的蓝移光谱分析[J]. 张会,王祎,常胜江. 光子学报. 2010(11)
博士论文
[1]面向2μm波段大功率光纤激光系统的高质量多波长及脉冲激光种子源研究[D]. 刘硕.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]2μm波段掺铥多波长光纤激光器[D]. 张岩.长春理工大学 2017
[2]基于双芯光纤滤波器的多波长光纤激光器[D]. 陈曼雅.北京交通大学 2013
本文编号：3466569
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