可切换双波长、单纵模2μm光纤激光器的研究

摘要

由于水分子在2μm波段附近有很强的中红外吸收峰，且人眼安全的特点，使得掺铥光纤激光器在激光医学、激光雷达、空间光通信等方面有较多应用前景。在这个大框架下，新型的2μm多波长可切换光纤激光器和2μm多波长可切换单纵模光纤激光器在通信系统中能够提高通讯信道数，在传感网络中能够提高光源部分的紧凑和经济实用性。而目前对于该方向的研究报道较少，却有着十分可观的应用前景，因此对于2μm的可切换多波长、单纵模光纤激光器的研究显得十分重要。
　　本论文是在国家自然科学基金重大项目子课题“光纤传感接入组网关键器件与技术研究”（项目编号“61290315”）的支持下完成的。根据项目需求，提出了一种新型的2μm多波长可切换可调谐光纤激光器和一种2μm多波长可切换的单纵模光纤激光器。并对相关的机理进行了深入系统的研究，对相应的实验结果进行了讨论和验证。本文具体的主要内容包括：
　　(1)对2μm光纤激光器、2μm多波长可切换光纤激光器、单纵模光纤激光器进行了大量的文献调研，通过研究2μm多波长可切换光纤激光器和多波长单纵模光纤激光器的研究进展和发展趋势，为本论文的方案设计提供重要的参考。
　　(2)介绍了铥钬共掺光纤作为增益光纤以1570nm激光为泵浦光产生2μm激射的理论原理。通过纵模理论、谱线加宽、增益竞争分析了利用损耗调制实现多波长可切换的原理。介绍了单纵模光纤激光器的概念，以及未泵浦光纤压窄线宽的理论和自注入锁定提高单纵模稳定性理论。该理论分析为本论文的方案设计提供重要的理论依据。
　　(3)搭建了基于3×3耦合器搭建了共同增益介质，不同腔体的2μm光纤激光器，实验分析了其可切换、可调谐、功率可控制的特性。通过调节腔内损耗和1570nm泵浦光功率，得到了同时输出的双波长2μm激光，得到了6.5nm和4.0nm的调谐范围半宽全高为0.2nm左右，功率波动在0.78dB以内，波长漂移在0.08nm左右。
　　(4)基于未泵浦光纤形成饱和吸收体压窄线宽的机制和自注入锁定反馈对激光器形成和稳定单纵模输出的作用，搭建并实验了一种新结构的2μm波段可切换、可调谐的双波长单纵模激光器。该激光器具有了可切换、可调谐的功能，且输出的激光工作在单纵模状态。实验获得了双波长稳定性在0.7dB左右，波长稳定性在±0.08nm左右。测得双波长的调谐范围分别为6.7nm和2.7nm。理论分析得出该激光器输出线宽大概在9.1MHz（0.073pm）左右。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 多波长可切换2μm光纤激光器研究现状

1.3 多波长单纵模光纤激光器研究现状

1.4 课题研究内容与研究意义

2 2μm多波长可切换、单纵模光纤激光器理论研究

2.1 引言

2.2 2μm光纤激光器基础理论研究

2.3 光纤激光器纵模理论

2.4 谱线加宽和增益竞争

2.5 单纵模光纤激光器基础研究

2.6 本章小结

3 基于3×3耦合器双波长可切换可调谐2μm光纤激光器研究

3.1 引言

3.2 基于3×3耦合器双波长可切换可调谐2μm光纤激光器实验研究

3.3 本章小结

4 基于饱和吸收体和自注入锁定的双波长可切换可调谐2μm光纤激光器的研究

4.1 引言

4.2 基于饱和吸收体和自注入锁定的2μm单纵模光纤激光器实验研究

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录