基于通信光纖的隨機光纖激光器特性研究.pdf

1、隨機激光器自其被提出以來就以其背后豐富的物理原理吸引了眾多學者的研究目光。另一方面，因為激光泵浦技術和光纖技術的發(fā)展，光纖激光器在固體激光器領域地位愈發(fā)凸顯，在光纖傳感、光纖通信與工業(yè)加工領域前景廣闊。而在2010年，英國Aston大學Turitsyn教授等人首次提出基于標準通信光纖的隨機分布式反饋光纖激光器，自此，隨機光纖激光器正式成為隨機激光器和光纖激光器的一個分支，開始吸引學界目光。
　　可以看到，隨機光纖激光器誕生歷史并不

2、長，諸多理論還并不完善，因此本文找準切入點，主要著眼于低閾值、高效率的線性輸出隨機光纖激光器研究，從理論和實驗上系統(tǒng)研究了該類型隨機光纖激光器的結構和性能，發(fā)展了從一階到高階的該類型隨機光纖激光器完備的理論和結構。借鑒其結構設計，本文還優(yōu)化實現(xiàn)了一種新型的高精度、長距離互相關型OTDR。
　　具體而言，本文基于穩(wěn)態(tài)功率平衡模型，發(fā)展了一階低閾值、高效率線性輸出隨機光纖激光器的構建方法，并通過理論分析，揭示了這種結構下產生高效率隨機

3、光纖激光器的機理。理論分析表明，反饋點的位置、泵浦波長選擇和光纖腔體長度對于實現(xiàn)低閾值、高效率線性輸出隨機光纖激光器至關重要。對比這些重要參數(shù)，本文選擇5km光纖和1090nm泵浦源進行實驗驗證。最終實驗實現(xiàn)一個低閾值(2W)、高功率(10W泵浦7.13W輸出)、高效率（超過90％斜效率），工作波長為1145nm的線性輸出隨機光纖激光器。
　　進一步的，本文在一階輸出成果上發(fā)展了高階的線性輸出隨機光纖激光器。在構建高階線性輸出隨機

4、光纖激光器的過程中，本文借鑒已有的隨機光纖激光器對于點式反射鏡反射率敏感范圍的研究成果，提出利用菲涅爾反射代替?zhèn)鹘y(tǒng)點式反射鏡的方法，成功實現(xiàn)高階的線性隨機激光輸出。本文同時還考察了此種激光器的功率分布、光轉換效率以及其他關鍵特性，為設計一個該類型隨機光纖激光器提供了理論指導，特別是在實現(xiàn)特定輸出功率時，為如何設計具有最高轉換效率的該類型隨機光纖激光器提供了必要的信息。實驗驗證的該類型二階隨機激光器其輸出斜效率達到48.8%，實現(xiàn)的最大輸

5、出功率為~2W（受限于8.75W泵浦功率）。最重要的是其線性輸出特性在許多不同的應用場合中也更受青睞。
　　最后，本文借鑒隨機光纖激光器的構建方法，實現(xiàn)了一個全光纖的超寬帶混沌源，并基于該混沌源實現(xiàn)了一種高精度、長距離的互相關型OTDR。在這一過程中，本文詳細分析了限制互相關型OTDR傳感性能的關鍵因素。提高系統(tǒng)的光信噪比是解決這一問題的關鍵，本文據(jù)此提出分布式拉曼放大的方法和增加采樣時間這兩個可行的方法。最后，基于這兩種方法，本