多波長銩鈥共摻光纖激光器的研究.pdf

1、多波長光纖激光器因具備多波長激射、線寬窄、穩(wěn)定性高和波長間隔可調(diào)諧等多方面優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究，其中2μm波段的多波長光纖激光器在大氣傳輸、氣體傳感、激光雷達(dá)、新型波分復(fù)用系統(tǒng)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。因此，對2μm波段可切換窄線寬多波長光纖激光器的研究具有非常重要的意義。本論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，針對2μm波段多波長激光器的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，并取得了創(chuàng)新性的科研成果。主要內(nèi)容包括：
　　(1)引入多模光纖模式

2、拍頻效應(yīng)簡化模型，并用Rsoft軟件對其進(jìn)行理論模擬。仿真結(jié)果中濾波器透射譜表明該模型具有很好的濾波效果；在此基礎(chǔ)上提出了一種基于模式拍頻效應(yīng)濾波器的可切換環(huán)形腔光纖激光器，采用雙極放大結(jié)構(gòu)產(chǎn)生1570nm泵浦光，銩鈥共摻光纖作為增益介質(zhì)，利用多模光纖的模式拍頻效應(yīng)在室溫下產(chǎn)生了穩(wěn)定的單、雙、三波長輸出，并對波長可切換的激光輸出給出了合理的理論解釋。通過改變多模光纖長度實(shí)現(xiàn)了不同波長間隔的多波長輸出，結(jié)果表明，波長間隔與多模光纖長度成反

3、比例。通過對波長穩(wěn)定性能的測試，得到單波長功率波動(dòng)低于0.4dB，雙波長功率浮動(dòng)低于0.6dB。
　　(2)開展了基于保偏光纖的Sagnac環(huán)鏡的梳狀濾波原理的理論研究，由產(chǎn)生雙折射效應(yīng)的保偏光纖和3dB耦合器共同構(gòu)成了Sagnac環(huán)鏡，兩個(gè)正交偏振態(tài)光束的干涉疊加產(chǎn)生梳狀濾波譜；對偏振燒孔效應(yīng)進(jìn)行了理論解釋，并提出了一種新機(jī)制來產(chǎn)生偏振燒孔效應(yīng)，即把增益光纖盤入偏振控制器的三個(gè)圈內(nèi)，偏振控制器對增益光纖的扭轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，

4、所受應(yīng)力使光纖折射率發(fā)生各向異性的改變，由此產(chǎn)生光纖雙折射；在此基礎(chǔ)上提出了一種基于保偏光纖濾波器的多波長光纖激光器，結(jié)合新型偏振燒孔效應(yīng)機(jī)制，在室溫下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的7個(gè)波長輸出。
　　(3)開展了雙通道馬赫-澤德干涉儀的濾波特性的理論分析，并且與單通道馬赫-澤德干涉儀透射譜的波長數(shù)目與波長間隔等參數(shù)進(jìn)行對比研究；模擬了雙通道馬赫-澤德干涉儀與模式拍頻效應(yīng)級聯(lián)濾波器的透射光譜，并分析了少模光纖長度、干涉臂長度差等參量與透射光譜的關(guān)系

5、。在此基礎(chǔ)上提出了一種基于馬赫-澤德干涉儀與Sagnac環(huán)級聯(lián)濾波器的多波長光纖激光器，實(shí)現(xiàn)了室溫下波長間隔可調(diào)的雙波長激光輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，馬赫-澤德干涉儀與模式拍頻效應(yīng)級聯(lián)的雙波長光纖激光擁有更高的波長邊模抑制比和更高的激射功率。
　　(4)開展了低抽運(yùn)光纖的飽和吸收特性以及機(jī)制原理的理論分析，用Matlab軟件模擬了飽和吸收體作為瞬態(tài)光纖光柵的反射譜、光柵帶寬等參數(shù)，并且分析其濾波特性與光纖長度、光纖摻雜濃度以及泵浦光強(qiáng)之