雙包層光纖激光器及放大器研究.pdf

1、利用包層泵浦技術能夠將大功率的多模泵浦光有效地耦合到雙包層光纖中，提高了光一光轉化效率，降低了成本，使大功率光纖激光器和光纖放大器的實現成為可能。對雙包層光纖激光器和放大器的研究工作，必將推動他們在光纖通信、工業(yè)、航空航天、生命科學、精密儀器、數據業(yè)務等領域獲得更廣泛的應用。同時，這種發(fā)展也需要對雙包層激光器和放大器在結構、器件體積、穩(wěn)定性、線寬和輸出功率等性能的完善進行研究。 基于上述情況，結合國家自然科學基金重點項目“雙包層

2、光纖光子器件及其應用研究(批準號：60137010)”和科技部863計劃資助項目“通信領域高效、高功率包層泵浦光纖激光器件(2003AA312100)”，以雙包層光纖激光器和放大器為主要研究對象，主要工作如下： 一、對多種雙包層光纖進行載氫，實驗研究了載氫后的雙包層光纖的光敏性，得出雙包層光纖有效折射率、折射率調制隨紫外曝光量之間的關系曲線。 二、以載氫雙包層光纖光敏性的實驗研究為依據，在雙包層光纖上利用相位掩模法制作了

3、多種反射率的雙包層布拉格光纖光柵，光柵的最高反射率可以達到99.9％。并利用二次曝光法在雙包層光纖上制作了Moiré光纖光柵。利用Moiré光纖光柵制作了摻Yb<'3+>雙波長雙包層光纖激光器。 三、在不同溫度下對載氫雙包層布拉格光纖光柵進行退火，對其衰變過程進行了實驗研究，并得到實驗曲線，該實驗結果對研究雙包層光纖光柵的溫度、反射波長、衰變時間等特性具有指導意義。 四、理論和實驗研究了雙包層光纖光柵的諧振非線性特性，利

4、用在雙包層光纖內包層中傳播的很強的剩余泵浦光使雙包層光纖光柵產生諧振非線性效應，實驗觀測到了隨著泵浦光的增強而導致的光柵反射波長的變化。 五、對內包層截面形狀為矩形的雙包層光纖光柵在應力作用下的雙折射效應進行 了理論和實驗研究。利用自制的裝置對光柵的短軸施加應力，實驗觀察到了 這種光纖光柵的雙折射現象，實驗中通過調節(jié)偏振控制器觀察到兩個相互垂 直的線偏振光所對應的布拉格波長間隔隨應力的增加而變大，間隔最大可達 0.8nm

5、。研究了兩個偏振方向光所對應布拉格波長向長波漂移量與應力間的關 系曲線。并利用該雙包層光纖光柵做為輸出腔鏡研制了波長可調諧輸出的摻 Yb<'3+>雙包層光纖激光器。 六、實驗研制了雙包層光纖光柵選頻摻Yb<'3+>雙包層光纖激光器、全光纖腔摻Yb<'3+>雙包層光纖激光器。激光器輸出窄線寬，最小線寬<0.1nm，波長穩(wěn)定性好，激光信噪比大于40dB。 七、構造了一個全光纖的Er<'3+>-Yb<'3+>共摻雙包層光纖

6、激光器，用光纖光柵選頻，得到了波長在1550nm附近的窄線寬(0.2nm)，信噪比大于50dB，穩(wěn)定的激光輸出。并且分別用4％反射率的光纖端面和不同反射率的光纖光柵作為激光器的輸出腔鏡，實驗研究了激光器的輸出功率及斜率效率與后腔鏡反射率的關系。得出了隨著后腔鏡反射率的增加激光輸出功率及斜率效率降低的實驗結果，該實驗結果與理論分析相吻合。得到波長在1550nm附近輸出激光功率達1.6W。 八、實驗研究了基于錐形光纖束(TFB)泵浦

7、耦合器的全光纖化鉺鐿共摻雙包層光纖放大器。當最大泵浦功率約為6W時，在15.50nm波長處得到了最大2.11W的高功率輸出，功率轉化效率達34.44％，1541nm附近得到了最大2.182W的飽和輸出功率，功率轉化效率高達35.63％。從1539-1565nm，當功率為20mW的單信號輸入時，信號經放大后的輸出功率均大于2W，放大器的平均增益大于20dB，且具有較好的增益平坦性，不平坦度小于0.3dB，可以保證放大器對不同波長的信號進行