【摘要】：光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、散熱好等特點,受到人們的廣泛關(guān)注。摻銩(Tm3+)光纖激光器的光譜可調(diào)諧范圍寬,其中2μm波段可廣泛應(yīng)用于激光醫(yī)學、眼睛安全的近距離遙感、軍事等領(lǐng)域。光纖放大器由于傳輸功率高,纖芯截面小等原因容易產(chǎn)生受激拉曼散射(SRS)和受激布里淵散射(SBS)等非線性效應(yīng)。一些特殊領(lǐng)域,如非線性頻率轉(zhuǎn)換需進行單頻放大,2μm波段單頻拉曼光纖放大器(SF-RFA)輸出特性受泵浦功率、光纖長度、信號光種子功率等因素影響,尤其是SBS效應(yīng)限制了SF-RFA輸出功率提升。 本文研究了2μm波段SF-RFA的相關(guān)理論及其輸出特性,對其中的SBS效應(yīng)進行了系統(tǒng)的數(shù)值仿真,并對單波長線形腔摻Tm3+光纖激光器和放大器進行了實驗研究,主要工作包括： (1)研究了SF-RFA的基礎(chǔ)理論。主要從拉曼光纖放大器基本原理、拉曼光纖放大器特性、拉曼光纖放大器分類以及SF-RFA中的SBS效應(yīng)四個方面進行理論研究。 (2)定量分析了影響2μm波段SF-RFA輸出特性的因素。建立了考慮SBS效應(yīng)的非線性數(shù)學模型,利用龍格-庫塔法和牛頓迭代法聯(lián)合求解模型中的激光和斯托克斯光的功率及分布特性。利用Matlab軟件進行仿真,系統(tǒng)分析了泵浦功率、光纖長度、信號光種子功率等因素對2μm波段SF-RFA輸出特性的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明：泵浦功率越高,放大器輸出功率和SBS功率越大,但為防止過高的SBS功率影響放大器性能,應(yīng)避免采用過高的泵浦功率。在泵浦功率100W以內(nèi),較長的光纖對應(yīng)于較高的輸出功率、SBS功率和放大器轉(zhuǎn)換效率。適當增加信號光種子功率可以有效增大輸出功率和放大器轉(zhuǎn)換效率,同時可以減少SBS功率。 (3)搭建了單波長線形腔摻Tm3+光纖激光器和放大器實驗系統(tǒng)。實驗測出全光纖摻Tm3+激光種子光的中心波長為1941.4nm,信噪比約為54dB。并在對激光進行持續(xù)檢測的100分鐘內(nèi),所測得的激光中心波長漂移量小于0.01nm,激光器的峰值功率抖動小于0.7dB。當摻Tm3+放大器的泵浦功率達到2.15W時,激光的輸出功率可以達到0.778W。
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圖片說明： 通過將一個均衡器加入到傳輸光纖中間，來破壞環(huán)路增益，，達到減少瑞利散射噪聲的效果。如下圖2.3，圖中顯示了 RFA中接頭間的二次反射和雙瑞利散射兩種多徑干涉過程。由于雙向瑞利散射的光場是在信號輸入端一側(cè)產(chǎn)生的，并且在之后的光纖傳輸過程中會產(chǎn)生很大的衰減，因此懫用正向菜浦方式能夠有效抑制雙瑞利散射效應(yīng)。信號光在光纖傳輸中經(jīng)歷的兩次瑞利散射稱為雙向瑞利散射，其到達輸出端后會產(chǎn)生多徑干擾。信號光 二次反射光 放大的信號光光纖 ——.^ 一 /- ^ ..-■■■ ..... / ..................... ............... ............ ....接頭1 被放大的一次反射光 一次反射光 被放大的一次反射光 接頭2(a)信號光 二次散射光 放大的信號光 i ^ ：：：：：^ 光纖 ~ ......z...........................，I ,Z.. i被放大的一次散射光 一次散射光 被放大的一次散射光(b)圖2.3接頭間二次反射(a)與雙瑞利散射(b)多徑干涉噪聲產(chǎn)生過程示意圖Fig. 2.3 A diagram of the process of Multiple-path interference noise of the joints the secondaryreflector and a double Rayleigh scattering(3)串話噪聲RFA中主要有兩種串話噪聲：一種是由于粟浦光源的波動導(dǎo)致的粟浦-信號間串話；另一種是由于粟浦源對多個信道同時進行放大，從而
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圖片說明： 4.1實驗裝置圖4.1為自行搭建的摻Tm3+光纖激光器及放大器的實驗裝置圖。放大器前端為自行搭建的全光纖線形腔激光器。摻Tm3+光纖激光器使用的菜浦源為1550mn單模半導(dǎo)體激光器，1550mn粟浦激光首先通過光纖放大器進行放大，然后再經(jīng)由波分復(fù)用器(WDM)注入單模摻Tm3+增益光纖，粟浦源半導(dǎo)體激光器的最大輸出功率為5dBm。其中，使用的1550/2000nm WDM的1550mn端口消光比大于25dB，2000nm端口的消光比約為22dB。粟浦光通過WDM的1550nm端口壀合進入諧振腔內(nèi)后來回振蕩，激發(fā)摻Tm3+光纖中的Tm3+離子翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生2^un波段激光。單模摻Tm3+增益光纖(Nufem)的長度為Im
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN722;TN248

【參考文獻】

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1 樊國麗;趙尚弘;周萬銀;;光纖放大器的研究動態(tài)[J];半導(dǎo)體技術(shù);2005年11期

2 童治,魏淮,簡水生;光纖喇曼放大器的特性及其在寬帶通信中的應(yīng)用[J];光學技術(shù);2001年03期

3 黎大軍;杜戈果;;摻銩光纖激光器研究進展[J];激光技術(shù);2007年05期

4 周軍;杜松濤;劉俠;薛宇豪;何兵;董景星;魏運榮;樓祺洪;寧鼎;潘蓉;;基于MOPA方式的150W高重復(fù)頻率、窄脈寬光纖激光器[J];中國激光;2009年04期

5 冷進勇;吳武明;陳勝平;許曉軍;趙伊君;;單頻拉曼光纖放大器中受激布里淵散射的抑制[J];中國激光;2010年09期

6 徐林;唐玉龍;張帥一;王明建;徐劍秋;杭寅;;高功率脈沖2μm光纖主振蕩功率放大器系統(tǒng)[J];中國激光;2010年09期

7 粟榮濤;周樸;肖虎;王小林;許曉軍;;MOPA結(jié)構(gòu)的單頻納秒脈沖全光纖激光器[J];中國激光;2011年11期

8 呂海斌;張漢偉;粟榮濤;王小林;周樸;許曉軍;姜宗福;;全光纖結(jié)構(gòu)摻銩光纖激光器實現(xiàn)百瓦級高功率輸出[J];中國激光;2012年05期

9 孫濤;黃榜才;;2μm波長高功率摻銩光纖激光器[J];天津科技;2011年06期

10 熊倫;;拉曼光纖放大器的應(yīng)用與研究進展[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2007年02期

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1 冷進勇;窄線寬光纖放大器的理論和實驗研究[D];國防科學技術(shù)大學;2011年

本文編號：2513331