本文關(guān)鍵詞：光纖光柵線性腔雙波長摻鉺光纖激光器及其應(yīng)用研究

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【摘要】：光纖光柵摻鉺光纖雙波長激光器以其低閡值、窄線寬、調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、增益帶寬廣等優(yōu)點在光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文對基于DFBL外腔注入式的光纖光柵雙波長激光器、非對稱光纖光柵法布里珀羅腔雙波長激光器及其在光生微波毫米波、溫度傳感器的應(yīng)用進行研究。主要研究內(nèi)容包括：1、摻鉺光纖自發(fā)輻射譜的解析函數(shù)。通過原子半經(jīng)典理論推導了摻鉺光纖放大的自發(fā)輻射譜待定系數(shù)函數(shù),利用980 nm半導體激光器對摻鉺光纖進行泵浦,得到了25 cm摻鉺光纖自發(fā)輻射光譜特性,采用萊文伯-馬克特最優(yōu)化算法轉(zhuǎn)換為求線性最小二乘的方法,將實驗波形與待定系數(shù)函數(shù)進行擬合,得到摻鉺光纖ASE光譜的經(jīng)驗公式。研究結(jié)果表明,摻鉺光纖ASE譜雙峰的中心波長分別為1530.951nm和1555.964 nm, R-square(擬合優(yōu)度)的值達到0.98072,殘差平方和值為4.44769×10-9。2、光纖光柵透射特性研究。通過耦合模理論推導了光纖光柵透射譜函數(shù)表達式,利用matlab對透射譜函數(shù)進行了數(shù)值模擬仿真,實驗采用摻鉺光纖自發(fā)輻射譜作為光源入射到級聯(lián)光纖光柵中,得到了級聯(lián)光纖光柵透射譜,分析了光纖光柵工作在不同溫度情況下,其級聯(lián)透射譜的變化情況。實驗表明,透射譜中心波長間隔與光纖光柵溫度呈良好的線性關(guān)系,并推算出其溫度系數(shù)為1.27×10-5/℃。3、實驗研究了基于分布式反饋激光器的外腔注入式光纖光柵摻鉺光纖雙波長激光器,采用DFB激光器作為注入式激光,直接從腔外注入到光纖光柵構(gòu)成的諧振腔中,諧振腔中加入一段長為25cm的摻鉺光纖作為增益介質(zhì)。實驗證明,通過改變DFB激光器溫度實現(xiàn)雙波長間距可調(diào),當DFB激光器工作溫度為25℃時,可以得到波長間隔為3.77nm,波長分別為1549.67 nm與1553.44 nm的雙波長激光輸出。4、提出并實驗研究基于非對稱的光纖光柵法布里珀羅腔的開關(guān)型可調(diào)諧雙波長摻鉺光纖激光器,采用一對相同的光纖光柵作為諧振腔腔鏡,第三個光纖光柵接入腔內(nèi)作為波長選擇器,此外,通過在腔內(nèi)加入可飽和吸收鏡(SESAM)來調(diào)節(jié)腔內(nèi)模式損耗,并實現(xiàn)激光輸出的可開關(guān)性。實驗證明,通過改變光纖光柵溫度實現(xiàn)雙波長間距可調(diào),當作為腔鏡的光纖光柵工作在35℃,第三個光纖光柵工作溫度為15℃時,實驗得到了波長間隔為0.472nm,波長分別為1549.488 nm與1549.960 nm的雙波長激光輸出。5、利用基于非對稱光纖光柵法布里珀羅腔的雙波長摻鉺光纖激光器,提出并實驗研究了一種光生可調(diào)諧毫米波信號的新方法。通過改變布拉格光纖光柵的溫度,實驗得到波長間隔在0.354nm到0.472nm范圍內(nèi)可調(diào)的穩(wěn)定雙波長脈沖,通過在光電探測器處差頻后可得到對應(yīng)頻率在42.3GHz到59.1 GHz內(nèi)可調(diào)的毫米波信號。同時,實驗研究證明了通過基于DFB激光器的外腔注入式光纖光柵雙波長摻鉺光纖激光器作為溫度傳感器的應(yīng)用具有可行性,若用DFB激光器作為溫度傳感器件,則可通過雙波長激光的波長間距進行對溫度的解調(diào),且波長間距隨溫度變化系數(shù)為7.2×10-5/℃；若采用光纖光柵作為溫度傳感器件,可以通過激光輸出時域波形的衰蕩時間進行解調(diào),衰蕩時間隨溫度變化系數(shù)為1.74×10-7/℃。
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248

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