四波混频型多波长掺铒光纤激光器的输出特性研究

摘要

四波混频型多波长掺铒光纤激光器利用四波混频效应(FWM)抑制掺铒光纤(EDF)中的模式竞争现象，使激光器在室温下可以实现稳定的多波长输出。本文对四波混频型多波长掺铒光纤激光器进行了理论研究，分析了这类激光器的输出特性，讨论了不同的结构参数对激光器输出结果的影响。
　　首先，介绍了四波混频型多波长掺铒光纤激光器的工作原理。分别描述了掺铒光纤的增益特性和四波混频效应对腔内激光能量的重新分配作用。对没有四波混频介质的掺铒光纤激光器在不同结构参数下的输出特性进行了分析。对四波混频效应的能量传递作用进行了讨论。
　　其次，建立了四波混频型多波长掺铒光纤激光器的理论模型。模型所采用的结构为以掺铒光纤为增益介质，非线性光纤为四波混频介质，980nm激光泵浦的环形腔激光器。采用Giles模型和耦合波方程构建了该激光器的理论模型。
　　最后，利用所建立的四波混频型多波长掺铒光纤激光器的理论模型，对这种激光器的工作状态进行了模拟。观察了激光器模型在不同泵浦功率和不同非线性光纤长度条件下的输出结果，并对结果进行了比较和分析。讨论了产生不同结果的原因，总结了激光器输出功率谱与泵浦功率和非线性光纤长度之间的关系。
　　模拟结果表明，泵浦功率和非线性光纤长度对激光器的输出功率谱形状有显著影响。当泵浦功率一定时，输出功率谱与非线性光纤长度有关。不同的非线性光纤长度产生不同的输出结果。过短或过长的光纤均不利于实现平坦输出，选择适当的非线性光纤长度才能获得平坦的输出功率谱。在泵浦功率方面，过低的泵浦功率不能形成多波长输出。多波长输出只有在泵浦功率达到某一阈值后才能实现。当泵浦功率超过阈值后，较低的泵浦功率仍然不利于多波长输出，必须在非线性光纤长度达到某一阈值后才能实现多波长振荡。对于足以形成多波长输出的泵浦功率，提高其功率值可以缩短实现平坦输出所需的非线性光纤长度。综上所述，在设计此类激光器时，应对非线性光纤长度与泵浦功率进行优化选择。

目录

四波混频型多波长掺铒光纤激光器的输出特性研究

STUDY ON OUTPUT CHARACTERISTIC OF MULTIWAVELENGTH ERBIUM-DOPED FIBER LASER BASED ON FOUR-WAVE MIXING

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 本课题的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 课题主要研究内容

第2章 四波混频型光纤激光器的运行原理

2.1 概述

2.2 掺铒光纤的输出特性

2.3 四波混频重新分配光波能量的机制

2.4 本章小结

第3章 理论模型

3.1 增益介质部分的模型

3.2 四波混频部分的模型

3.3 迭代算法

3.4 本章小结

第4章 输出特性分析

4.1 概述

4.2 非线性光纤长度对输出结果的影响

4.3 泵浦功率对输出结果的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

原创性声明

授权书

致谢