基于全光纖濾波技術(shù)的單頻光纖激光器研究.pdf

1、單頻光纖激光器近幾年在光纖通信、光纖傳感、光譜分析、軍事探測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。單頻光纖激光器具有線寬窄、波長可調(diào)諧、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢，但是在線寬壓縮、拓展應(yīng)用波段、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、波長靈活可調(diào)諧等方面仍需要突破。目前，針對(duì)實(shí)現(xiàn)不同波段的單頻光纖激光輸出已經(jīng)成為國內(nèi)外光纖激光器領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)諧單頻激光輸出進(jìn)行研究，特別是針對(duì)1.5μm與2μm波段開展研究工作，提出采用自反饋光注入結(jié)構(gòu)結(jié)合飽和吸收體

2、抑制波長漂移的方法;優(yōu)化設(shè)計(jì)諧振腔結(jié)構(gòu)，提出采用光纖環(huán)形濾波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)消除多余縱模的方法，獲得了穩(wěn)定的波長可調(diào)諧單頻激光輸出;對(duì)保偏光纖環(huán)形濾波器進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性且波長可調(diào)諧的窄線寬光纖激光器;提出采用基于細(xì)芯光纖的光纖模間干涉濾波結(jié)構(gòu)抑制模式跳變的方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的雙波長可調(diào)諧窄線寬光纖激光器，有效提高了輸出激光的穩(wěn)定性，并研制了基于線形腔結(jié)構(gòu)的雙波長可調(diào)諧激光器，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的單頻激光輸出，采用延遲自外差法對(duì)激

3、光運(yùn)轉(zhuǎn)的頻譜特性和激光線寬進(jìn)行了測試;提出采用級(jí)聯(lián)Sagnac光纖環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧的線形腔結(jié)構(gòu)摻銩光纖激光器的方法，獲得了穩(wěn)定的單波長和可調(diào)諧多波長窄線寬激光輸出。本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)針對(duì)摻鉺光纖發(fā)光特性進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)并完成了基于單泵浦源結(jié)構(gòu)的C+L波段摻鉺光纖寬帶光源，通過理論分析與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了高平坦度ASE光輸出，在1540-1610nm范圍內(nèi)光譜平坦度為±0.91dB，在1520-1610nm范圍內(nèi)光譜

4、平坦度為±1.65dB。
　　(2)針對(duì)光纖激光器模式跳變和波長漂移的問題，提出了采用飽和吸收體和自反饋光注入結(jié)構(gòu)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了波長可調(diào)諧的高穩(wěn)定性的窄線寬光纖激光器，通過對(duì)輸出激光波長漂移進(jìn)行測試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的有效性。
　　(3)針對(duì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定單頻窄線寬光纖激光輸出的問題，提出采用有源光纖環(huán)形濾波結(jié)構(gòu)提高單頻激光器穩(wěn)定性的方法?；诰€形腔自反饋光注入結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性的雙波長可調(diào)諧的單頻激光器

5、，并采用延遲自外差法對(duì)激光線寬和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行了測試，激光3dB線寬分別為2.8kHz和2.5kHz。
　　(4)針對(duì)實(shí)現(xiàn)多波長窄線寬激光輸出的問題，提出采用保偏光纖環(huán)形濾波器結(jié)合保偏光纖光柵實(shí)現(xiàn)多波長可調(diào)諧激光輸出的方法。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有高穩(wěn)定性的窄線寬多波長光纖激光器，并對(duì)輸出激光的波長漂移與功率波動(dòng)進(jìn)行了測試;采用Sagnac環(huán)作為反射端，搭建了線形腔結(jié)構(gòu)的多波長摻鉺光纖激光器，并測試了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　(5)針對(duì)實(shí)現(xiàn)

6、高穩(wěn)定性波長可調(diào)諧單頻光纖激光輸出的問題，提出采用光纖模間干涉濾波技術(shù)提高激光器穩(wěn)定性的方法。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于單模光纖與細(xì)芯光纖結(jié)合的馬赫-曾德干涉濾波結(jié)構(gòu);在環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的激光器中應(yīng)用該結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性;設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于該濾波方法的線形腔結(jié)構(gòu)光纖激光器，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的單頻激光輸出，并對(duì)激光線寬進(jìn)行了測量，激光3dB線寬分別為3.4kHz和3kHz。
　　(6)針對(duì)實(shí)現(xiàn)2μm波段多波長窄線寬激光輸出的問題