基于SBS效应的可调谐多波长及单纵模光纤激光器的实验研究

摘要

随着光通信网络和光纤材料制作工艺的改进，光纤激光器技术的发展日新月异，在深度和广度方面不断推进。光纤激光器的应用范围已渗透到各个领域，如激光打标、激光焊接、激光切割、激光医疗等。虽然多数类型的光纤激光器仍处于实验室研究阶段，但是我们相信随着技术的不断成熟，光纤激光器给我们带来的便利将是无法想象的。
　　本文以基于受激布里渊散射效应的光纤激光器为研究对象，设计了多波长和单纵模布里渊光纤激光器，理论分析了其实现机理，并以简化结构、降低成本、在室温下实现稳定的输出为目标，实验研究了不同类型的光纤激光器。
　　本文的主要内容包括:
　　1.简单介绍了光纤激光器的发展背景，阐述了多波长布里渊光纤激光器和单纵模布里渊光纤激光器的研究背景和现状，以及在各个领域中的应用。
　　2.详细介绍了光纤中受激布里渊散射(SBS)效应的物理机理，以及其增益谱和阈值等特性。阐述了多波长光纤激光器中的模式竞争现象，以及SBS效应实现稳定多波长的理论机制。介绍了单纵模光纤激光器中主要的纵模实现技术，及布里渊光纤激光器的线宽压窄效应和噪声抑制效应，另外对激光线宽的测量技术做了简单介绍。
　　3.提出了一种宽带可调谐的双频移多波长布里渊光纤激光器。实验中利用200m的高非线性光纤（HNLF）作为布里渊增益介质，两个光环行器构成双倍布里渊频移结构，实现了双倍布里渊频移间隔的多波长激光器。由于在环形腔内没有引入任何线性增益介质，仅依靠大的布里渊泵浦(BP)功率提供的非线性增益，最终实现了激光器在1536nm～1605nm范围内连续可调。
　　4.参与设计了一种超宽带可调谐的双频移多波长布里渊掺铒光纤激光器。激光器中在环形腔内引入可调谐带通滤波器(TBF)，可以有效地调节激光腔中自激振荡模的位置，消除了腔内自激模对激光器调谐范围的限制，使得激光器获得了110nm的可调谐范围。
　　5.参与设计了一种基于F-P光纤环和可饱和吸收体的单纵模布里渊光纤激光器。激光器中以两个耦合器构成的F-P光纤环和可饱和吸收体相结合保证了单纵模的稳定振荡输出。实验得到了输出线宽为0.58KHz的布里渊激光。激光器有很好的噪声抑制效果，输出BFL激光的信噪比为70dB，比BP光的信噪比提高了近20dB。激光器有很好的稳定性，在1小时内，功率最大波动为0.6mW。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 多波长布里渊光纤激光器的发展概况

1．2．1 发展背景和现状

1．2．2 主要应用领域

1．3 单纵模布里渊光纤激光器的发展概况

1．3．1 发展背景和现状

1．3．2 主要应用领域

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本论文的主要创新点

第二章 光纤中的SBS效应及应用在光纤激光器的理论分析

2．1 引言

2．2 光纤中的SBS效应

2．2．1 光纤中SBS的物理机理

2．2．2 光纤中SBS的增益谱和阈值

2．2．3 光纤中SBS的应用

2．3 多波长布里渊光纤激光器的理论分析

2．3．1 增益介质的谱线展宽和模式竞争

2．3．2 多波长布里渊光纤激光器的理论分析

2．4 单纵模布里渊光纤激光器的理论分析

2．4．1 实现单纵模的关键技术

2．4．2 线宽压窄效应

2．4．3 线宽测量方法

2．5 本章小结

第三章 宽带可调谐双频移多波长布里渊光纤激光器

3．1 引言

3．2 宽带可调谐双频移多波长布里渊光纤激光器

3．2．1 实验结构和原理

3．2．2 实验结果及分析

3．3 超宽带可调谐的双频移多波长布里渊掺铒光纤激光器

3．3．1 利用TBF实现超宽带可调谐的实验结构和原理

3．3．2 实验结果及分析

3．4 本章小结

第四章 基于F-P环和可饱和吸收体的单纵模布里渊掺铒光纤激光器

4．1 引言

4．2 单纵模布里渊掺铒光纤激光器中的选频元件

4．2．1 F-P光纤环的理论特性分析

4．2．2 未泵浦的EDF作为饱和吸收体选频的理论分析

4．3 基于F-P光纤反馈环和可饱和吸收体的单纵模布里渊光纤激光器

4．3．1 实验结构和原理分析

4．3．2 实验结果及分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢