線寬超窄的雙波長(zhǎng)光纖激光器研究

1、線寬超窄的雙波長(zhǎng)光纖激光器研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：張寶梅指導(dǎo)教師：朱濤教授專業(yè)：光學(xué)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一六年五月萬方數(shù)據(jù)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要多波長(zhǎng)超窄線寬光纖激光器在光傳感、光纖通信、高精度測(cè)量?jī)x器、精密醫(yī)療設(shè)備和微波太赫茲波的產(chǎn)生等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。在光通信方面，超窄線寬的多波長(zhǎng)光纖激光器可以極大的提高通信容量、通信質(zhì)量和通信距離，同時(shí)降低通信系統(tǒng)成本；在多參數(shù)光傳感領(lǐng)

2、域，線寬極窄的多波長(zhǎng)光纖激光器可以有效的提高傳感精度和準(zhǔn)確度，同時(shí)避免多個(gè)光源帶來的高系統(tǒng)成本和更多的不穩(wěn)定性；在微波太赫茲波產(chǎn)生方面，利用線寬超窄、相位噪聲極低的雙波長(zhǎng)光纖激光器進(jìn)行光學(xué)差頻可以獲得更加純凈的微波和太赫茲波。本文利用瑞利散射深度壓縮激光線寬的方法，進(jìn)行了線寬超窄的雙波長(zhǎng)光纖激光器的實(shí)驗(yàn)與研究，論文的主要工作如下：①首先從工作原理上對(duì)實(shí)現(xiàn)超窄線寬光纖激光器和雙波長(zhǎng)光纖激光器的主要技術(shù)方案進(jìn)行了分析，指出利用瑞利散射深度壓

3、縮激光線寬的方法是目前非常有效的激光線寬壓縮技術(shù)，瑞利散射譜的線寬小于輸入激光的線寬，光在激光諧振腔內(nèi)循環(huán)多次之后，瑞利散射對(duì)激光線寬的壓縮效應(yīng)逐漸積累，最終可以獲得線寬超窄的激光輸出。由于瑞利散射不具有波長(zhǎng)選擇性，因此從理論上講，十分適用于對(duì)多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光線寬進(jìn)行同時(shí)壓縮。②基于光纖中的瑞利散射深度壓縮激光線寬的機(jī)制，采用典型的環(huán)形光纖激光腔結(jié)構(gòu)，結(jié)合兩支中心波長(zhǎng)分別為1530nm和1550nm的FBG進(jìn)行激光諧振波長(zhǎng)選擇，通過調(diào)

4、節(jié)可調(diào)諧光衰減器和偏振控制器分別調(diào)節(jié)兩個(gè)波長(zhǎng)激光分別對(duì)應(yīng)的腔損和增益使其達(dá)到均衡狀態(tài)，從而獲得穩(wěn)定的雙波長(zhǎng)激光輸出；采用110m的微拉錐光纖作為高受激布里淵閾值光纖，實(shí)現(xiàn)瑞利散射信號(hào)的積累從而對(duì)激光線寬進(jìn)行深度壓縮，最后通過自外差探測(cè)法對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)輸出激光的線寬分別進(jìn)行探測(cè)，在泵浦光功率為200mW時(shí)，獲得的1530nm波長(zhǎng)激光和1550nm波長(zhǎng)激光的線寬分別為670Hz和650Hz，其邊模抑制比分別達(dá)到52dB和51dB，兩波長(zhǎng)輸出功率

5、最大達(dá)到1.07mW和1.09mW，穩(wěn)定性良好。③將激光腔內(nèi)110m的微拉錐光纖移除進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究瑞利散射對(duì)激光線寬的壓縮效果，未利用瑞利散射進(jìn)行激光線寬壓縮的情況下，獲得的雙波長(zhǎng)激光輸出線寬分別為12.93kHz和13.4kHz，實(shí)驗(yàn)表明瑞利散射的確有效的壓縮了激光線寬，成功地將數(shù)十kHz的激光線寬壓縮到百赫茲量級(jí)，且其對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)激光的線寬壓縮效果基本相同，兩個(gè)波長(zhǎng)不具有選擇性。④固定一支FBG的波長(zhǎng)，通過施加應(yīng)力的方式調(diào)諧另外一