【摘要】：摻鉺光纖光源具有高功率、平均波長穩(wěn)定性好、譜寬和壽命長等優(yōu)勢,被視為高精度光纖陀螺儀的理想光源。目前,大多摻鉺光纖光源處于C波段,由于C波段光纖光源會(huì)產(chǎn)生高斯峰從而限制了光譜的帶寬,必須通過額外的拓展技術(shù)來平坦化光譜。L波段摻鉺光纖光源具有平坦的光譜輸出,3dB帶寬可以達(dá)到近40nm,這有利于消除光纖陀螺儀中由瑞利背向散射、克爾效應(yīng)等引起的非互易性相位噪聲。本文旨在設(shè)計(jì)一種產(chǎn)生L波段寬譜光纖光源的方案,以滿足光纖陀螺儀的要求。本文詳細(xì)地介紹了摻鉺光纖光源發(fā)光機(jī)理和物理模型,通過仿真預(yù)測泵浦功率、摻鉺光纖長度和反射鏡的反射率對輸出光源光譜形狀、功率、3dB帶寬以及平均波長的影響。設(shè)計(jì)了恒流電路和溫控電路來保證泵浦源輸出功率的穩(wěn)定性,在全溫度范圍內(nèi)電流變化了 0.05mA,溫度變化系數(shù)為0.5ppm/℃,溫度在-40℃～+50℃變化時(shí),激光器內(nèi)部工作溫度變化了 0.3℃。接下來構(gòu)建了三種不同的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生L波段光纖光源,包括單級(jí)雙程前向結(jié)構(gòu),單級(jí)帶吸收鉺纖的雙程后向結(jié)構(gòu)和雙級(jí)雙程前向結(jié)構(gòu)。第一種結(jié)構(gòu)輸出光源功率為0.103mW,3dB帶寬為36.4nm,平均波長為1584.9nm。第二種結(jié)構(gòu)輸出光源功率0.128mW,平均波長為1583.7nmm,3dB帶寬為38.2nm,特別地第一段摻鉺光纖采用低濃度摻雜光纖可得到光源輸出功率為0.157mW,平均波長為1583.6nm,3dB帶寬大小為35.4nm。第三種結(jié)構(gòu)輸出光功率為1.502mW,3dB帶寬為37.6nm,平均波長為1585.5nm。最后將第三種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光纖光源應(yīng)用于光纖陀螺中,測度零漂為0.358°/h。
【圖文】：

光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，是一種利用光在坡璃或塑料制成的纖維中的全反射逡逑原理而形成的光波導(dǎo)。其具有頻帶寬、損耗低、抗干擾能力強(qiáng)、重量輕等特點(diǎn)。逡逑光纖結(jié)構(gòu)一般為三層同軸圓柱體，如圖２．１所示。由內(nèi)向外由纖芯、包層、涂覆逡逑層三部分組成。纖芯的折射率高，是光波的傳導(dǎo)介質(zhì)，其材料主要成分是含量高逡逑達(dá)９９．邋９９９％的二氧化硅（Ｓｉ０２），摻雜少量的其他材料如二氧化鍺（Ｇｅ０２）以提高纖逡逑芯折射率，直徑約為２＿２００ｕｍ，包層為摻雜微量三氧化二硼（Ｂ２０３）的二氧化硅，逡逑為了降低包層折射率，直徑約為１２５＿４００ｕｍ，主要作用是限制光強(qiáng)在纖芯中傳輸。逡逑涂覆層起到防止外界污染和保持機(jī)械強(qiáng)度和損耗長時(shí)間穩(wěn)定等作用。逡逑徐覆層邐包層邋奸芯逡逑ｒ＾ｒｉ＾Ｔ逡逑圖２．１光纖的基本結(jié)構(gòu)示意圖逡逑７逡逑

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文邐摻鉺光纖光源理論基礎(chǔ)逡逑纖的數(shù)值孔徑越大，光越容易耦合到光纖中。摻鉺光纖的ＮＡ太小時(shí)會(huì)抑制泵浦逡逑光的耦合效率。生產(chǎn)廠商根據(jù)不同的應(yīng)用生產(chǎn)的光纖數(shù)值孔徑也不相同，低數(shù)值逡逑孔徑的摻鉺光纖可用于產(chǎn)生高增益和高輸出功率的ＡＳＥ光源，高數(shù)值孔徑可以減逡逑小摻鉺光纖放大器（ＥＤＦＡ）系統(tǒng)的噪聲。逡逑４，摻鉺光纖吸收和增益：Ｆｉｂｅｒｃｏｒｅ公司的１２５（９８０／１２５）型號(hào)的光纖吸收譜和增逡逑益譜如圖２．２所示。由圖２．２可以看出增益譜線很寬，且具有峰值，波長范圍在逡逑１５５０ｎｍ左右，，１５５０ｎｍ是光纖通信的主要窗口，在此波段傳輸光的損耗很低。逡逑摻鉺光纖的增益范圍大約在１５２０－１６２０ｎｍ之間，涵蓋了邋Ｃ、Ｌ兩個(gè)波段。峰值吸逡逑收波長指的就是吸收效率最大的波長，主要是１５３０ｎｍ附近。逡逑３３．３３邋邐邐邐邐邐邐邐邐逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：2672025