单频单偏振窄线宽光纤激光器

摘要

与半导体激光器和其他一些固体激光器相比，光纤激光器具有抽运阈值低，耦合效率高，散热效果好，调谐范围宽，结构紧凑，重量轻等优点，目前已广泛应用于现代光通信、光传感、材料技术、生命科学及精密加工等领域。而窄线宽光纤激光器是光纤激光器发展的一个热点方向。它除了具有上述光纤激光器的特点外，还以其窄线宽、低噪声等优点广泛应用于光纤传感、光纤遥感、高精度光谱及光纤通信领域。本论文对窄线宽光纤激光器进行了重点讨论。 首先，我们对如何利用饱和吸收体实现环形腔单频激光输出及利用布拉格光栅实现超短线形腔单频激光输出作出了理论分析；然后利用琼斯矩阵方法分别模拟了两种腔结构的偏振状态变化，为实现激光器稳定单偏振输出提供了理论依据；接着分析了不同腔体结构的激光器线宽产生机制。 其次，我们在第二章理论分析的基础上，对单频单偏振环形腔窄线宽光纤激光器进行了实验研究。实验结果表明，该输出激光非常稳定,光谱信噪比高于50dB，功率约为23mw。激光单频特性很好，边模抑制比高于45dB；线宽约为0.8kHz。并且可以长时间保持稳定的单偏振状态，消光比高于20dB。 再次，我们又对超短线形腔窄线宽光纤激光器的单频和窄线宽特性进行了实验研究，提出了使用铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤作为增益介质进一步压缩激光线宽、提高功率的可能性，并对如何实现单偏振激光输出提出了两种可行性方案。 最后，我们对受激布里渊散射原理进行了理论分析：然后讨论了两种布里渊多波长光纤激光器的结构，并对它们进行了实验研究，为布里渊窄线宽光纤激光器的实现提供依据；在前期工作的基础上，提出了布里渊窄线宽光纤激光器的结构，并做了相应的实验研究，为今后的工作指明了方向。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1光纤激光器的研究背景

1.2光纤激光器的几种结构

1.2.1环形腔光纤激光器

1.2.2超短线形腔光纤激光器

1.3窄线宽光纤激光器的发展概况

1.4单频单偏振窄线宽光纤激光器的研究意义

本章参考文献

第二章单频单偏振窄线宽激光输出的理论分析

2.1单频激光输出的理论分析

2.1.1环形腔的单频激光输出理论分析

2.1.2超短线形腔的单频激光输出理论分析

2.2单偏振激光输出的理论分析

2.2.1环形腔的单偏振激光输出理论分析

2.2.2超短线形腔的单偏振激光输出理论分析

2.3窄线宽激光输出的理论分析

小结

本章参考文献

第三章环形腔窄线宽光纤激光器

3.1环形腔窄线宽光纤激光器的结构

3.2环形腔窄线宽光纤激光器的实验研究

3.2.1环形腔窄线宽光纤激光器的单频特性研究

3.2.2环形腔窄线宽光纤激光器的窄线宽特性研究

3.2.3环形腔窄线宽光纤激光器的单偏振特性研究

小结

本章参考文献

第四章超短线形腔窄线宽光纤激光器

4.1超短线形腔窄线宽光纤激光器的结构

4.2超短线形腔窄线宽光纤激光器的实验研究

4.2.1超短线形腔窄线宽光纤激光器的单频特性研究

4.2.2超短线形腔窄线宽光纤激光器的窄线宽特性研究

4.2.3超短线形腔窄线宽光纤激光器的单偏振特性研究

小结

本章参考文献

第五章布里渊窄线宽光纤激光器

5.1受激布里渊散射的原理

5.1.1布里渊频偏

5.1.2布里渊增益

5.1.3布里渊阈值

5.2布里渊多波长光纤激光器的研究

5.2.1布里渊线形腔多波长光纤激光器的研究

5.2.2布里渊环形腔多波长光纤激光器的研究

5.3布里渊窄线宽光纤激光器的研究

5.3.1布里渊窄线宽光纤激光器的结构

5.3.2布里渊窄线宽光纤激光器的实验研究

小结

本章参考文献

总结和展望

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目

致谢