可调谐多波长窄线宽光纤激光器机理及特性研究

摘要

可调谐多波长窄线宽光纤激光器，由于具有可调谐波长、窄线宽等优点在光通信、传感、精密测量等领域有着广泛应用前景。目前如何同时实现多波长、窄线宽及可调谐性能指标是本领域研究热点问题之一。本文充分对光纤的受激瑞利散射和受激布里渊散射效应研究并提出可能的技术解决方案。
　　本论文主要工作如下：
　　理论分析了光纤受激瑞利散射和受激布里渊散射效应，在提高布里渊阈值技术手段方面，通过调研分析已有提高受激布里渊散射阈值方法，包括应力，改变光纤结构等。本论文采用拉锥方法改变光纤芯径来提高受激布里渊散射阈值，从而实现高受激布里渊阈值光纤用于抑制受激布里渊散射；实验对比测试了相同长度单模光纤和拉锥光纤的受激布里渊散射阈值。在光纤激光器线宽测量技术方面，通过比较常用的三种测量方法进行比较，重点对差拍法进行理论研究和实验验证。
　　论文提出一种基于饱和吸收体、复合腔、瑞利散射辅助相结合的多波长窄线宽光纤激光器方案，在本方案里利用高受激布里渊阈值光纤作为收集瑞利散射的媒介，实现对激光器线宽压窄效果；实验实现了单波长、双波长可切换的窄线宽激光输出，实验证实饱和吸收体和多腔体结构的选模及滤波功能，激光可运行在单纵模状态，饱和吸收体同时有助于改善激光器输出稳定性；通过对比有无瑞利散射效应的实验对比发现，基于高受激布里渊阈值光纤的收集受激瑞利散射可获得3倍左右的线宽压窄效应。
　　最后论文研究一种基于受激布里渊效应的多波长窄线宽光纤激光器方案，实验获得12条受激布里渊激射，同时结合多腔体的选模机理实现实现单纵模的运行；实验对比相同长度高受激布里渊阈值光纤和普通单模光纤产生的不同布里渊激射波长数目，同时分析了种子光源和放大器泵浦光源的功率对布里渊光纤激光器的影响以及波长的可调谐性输出特性。

目录

第1章 绪 论

1.1引言

1.2可调谐多波长光纤激光器研究现状

1.2.1 TFL波长可调谐分析

1.2.2 TFL线宽压窄分析

1.3课题研究的内容与意义

1.3.1课题的提出

1.3.2研究内容

第2章 散射理论分析与激光线宽测量技术分析

2.1散射理论分析

2.1.1 SBS理论

2.1.2 STRS理论

2.1.3抑制SBS的方法

2.2 激光线宽测量理论分析及实验测量

2.2.1 常用几种激光线宽测量方法的研究

2.2.2 自外差法测线宽实验

2.3本章小结

第3章 基于STRS双波长窄线宽光纤激光器实验研究

3.1高布里渊阈值自制方法

3.1.1 HBTTF理论研究以及模拟仿真

3.1.2 HBTTF制作过程

3.2饱和吸收体实验研究

3.2.1 SA滤波原理

3.2.2 SA最佳长度与带宽仿真实验

3.3多腔体用作增加纵模间隔的实验研究

3.3.1多腔体选模原理

3.3.2多腔体最佳选模条件仿真实验

3.4基于STRS双波长窄线宽光纤激光器实验研究

3.4.1实验系统装置及结构原理介绍

3.4.2实验过程及结果分析

3.5本章总结

第4章 基于SBS多波长窄线宽光纤激光器实验研究

4.1.1实验系统装置

4.1.2实验结构原理

4.2实验结果分析

4.2.1激光输出特性研究

4.2.2拉锥光纤布里渊效果特性研究

4.2.3 单纵模及线宽特性研究

4.3本章总结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢