双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器设计及实验研究

摘要

双频激光器广泛应用于光学传感和光学测量等领域，尤其在绝对距离测量领域中占有重要地位。以双频激光器作为绝对距离测量的光源时，为了提高测量精度，要求合成波波长尽可能小，由于合成波长与双频激光器的频差成反比，这就要求双频激光器的频差足够大，因此研究大频差双频激光器具有重要意义。双波长单纵模光纤激光器是一种新型的双频激光器，由于其独特的波导结构，而具有更高的光束质量、易于集成、检测灵敏度高等特点，成为近年来双频激光技术研究领域的热点之一。
　　本论文设计了环形腔和驻波腔双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器的研究方案，该方案采用光纤偏振分束器（FPBS）并联光纤布拉格光栅（FBG）作为波长选择元件，并采用复合腔和未泵浦掺铒光纤（UPEDF）饱和吸收体进行选模。论文主要内容包括以下几个方面：
　　介绍了双波长铒镱共掺光纤光纤激光器的研究现状，阐述了包层光纤特性和包层泵浦技术，分析了铒镱共掺光纤激光器的基本原理；通过对环形腔和驻波腔光纤激光器的特点、双波长激光振荡原理和纵模选择方法的理论分析，分别设计了环形腔和驻波腔结构双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器研究方案。
　　论文实验研究了环形腔双波长单纵模铒镱共掺双包层光纤激光器振荡特性及功率特性。研究结果表明，该环形腔光纤激光器可以稳定输出双波长激光，其中心波长分别为1539.90nm和1550.08nm，波长间隔为10.18nm，当釆用UPEDF和复合腔共同选模时，光纤激光器可以实现稳定的双波长单纵模激光输出；激光器的阈值泵浦功率为49.36mW，斜效率达到12.8％，泵浦功率为260mW时输出功率达到27.49mW。
　　论文对驻波腔双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器的振荡特性及功率特性也做了实验研究，双波长激光的中心波长分别为1539.92nm和1550.08nm，波长差为10.16nm，阈值泵浦功率为24.8mW，斜效率为9.7%；当腔内含有UPEDF饱和吸收体时，激光器可以输出双波长单纵模激光，但容易产生模式跳变现象。
　　经实验论证，本文所设计的环形腔双波长单纵模双包层光纤激光器研究方案是可行的，这为进一步研究高功率、双波长全光纤激光器奠定了坚实的基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 背景及研究意义

1.2 光纤激光器的最新进展

1.3 论文的研究目的及研究内容

2 铒镱共掺光纤激光器基本理论

2.1 双包层光纤特性分析

2.2 双包层光纤激光器的耦合技术

2.3 铒镱共掺光纤激光器的理论分析

2.4 本章总结

3 双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器方案设计

3.1 双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器谐振腔结构的选择

3.2 双波长铒镱共掺光纤激光器的波长选择和模式选择方法

3.3 多模光纤对单模激光的扩展

3.4 双波长单纵模铒镱共掺双包层激光器方案设计

3.5 双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器设计的可行性分析

3.6 本章小结

4 环形腔双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器实验研究

4.1 实验系统组成

4.2 双包层铒镱共掺光纤特性测试

4.3 双波长单纵模光纤激光器特性实验研究

4.4 本章小结

5 驻波腔双波长单纵模铒镱共掺光纤激光器实验研究

5.1 双波长激光振荡特性实验

5.2 双波长激光纵模选择特性实验

5.3 激光器功率特性实验

5.4 实验结果分析

5.5 本章小结

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献