【摘要】：可調(diào)諧光纖激光器因其具有結(jié)構(gòu)簡單、波長靈活等優(yōu)點(diǎn),可代替多個單波長光纖激光器成為密集波分復(fù)用系統(tǒng)的理想光源。2μm波段的可調(diào)諧激光器與短波長(1μm、1.5μm)可調(diào)諧激光源相比,在激光醫(yī)療、雷達(dá)、環(huán)境監(jiān)測、非金屬加工和人眼安全方向具有獨(dú)特的優(yōu)勢,因而成為近年來的研究熱點(diǎn)。在2μm可調(diào)諧激光器中,可調(diào)諧濾波器往往存在成本高、插入損耗大且不利于全光纖化等缺點(diǎn)�；谏鲜鰡栴},本文對2μm可調(diào)諧光纖激光器的濾波器件和增益光纖長度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,并對其可調(diào)諧特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。首先,本文列舉了光纖激光器中雙錐濾波器以及近十年2μm光纖激光器調(diào)諧方式的研究現(xiàn)狀,對其調(diào)諧原理和波長范圍等進(jìn)行了歸納和總結(jié)。在此基礎(chǔ)上,本文確立了以1550 nm波長激光器為泵浦源、銩鈥共摻光纖為增益介質(zhì)、自制的雙錐光纖濾波器為可調(diào)諧濾波器的連續(xù)和脈沖光纖激光器系統(tǒng)方案。其次,根據(jù)整體方案的設(shè)計,本文針對銩鈥共摻光纖激光器的泵浦方案和最佳增益光纖長度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在~3H_6-~3F_4泵浦方案的銩鈥共摻光纖激光器速率方程模型下,研究了不同摻雜濃度下泵浦光和信號光在銩鈥共摻光纖中的傳輸特性。研究表明,在確定摻雜濃度下,綜合考慮理論分析結(jié)果和腔內(nèi)損耗,最終確定的最佳銩鈥共摻光纖長度為2.5 m。隨后,本文設(shè)計并制備了雙錐型Mach-Zehnder可調(diào)諧光纖濾波器。本文使用Rsoft軟件對錐形光纖的場分布進(jìn)行模擬,結(jié)果表明,隨著束腰直徑的減小,激發(fā)的高階模式增多,但錐形光纖損耗變大。為了獲得損耗較低模式較多的雙錐濾波器,經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)確定拉錐的馬達(dá)速度為250,放電強(qiáng)度為120。根據(jù)光纖的熱光效應(yīng)和彈光效應(yīng)設(shè)計了溫度調(diào)諧和應(yīng)力調(diào)諧兩種調(diào)諧方法。最后,本文實(shí)現(xiàn)了基于雙錐濾波器的2μm可調(diào)諧銩鈥共摻光纖激光器。為了優(yōu)化2μm可調(diào)諧激光器的輸出特性,本實(shí)驗(yàn)選擇耦合器分光比為50:50、70:30、90:10的耦合器,產(chǎn)生激光閾值泵浦功率為450 mW、365 mW和330 mW,斜率效率為3.2%、2.6%和1.2%,分光比為90:10時,激光器能在較大功率范圍內(nèi)工作。在分光比為90:10時,將不同尺寸的雙錐濾波器引入諧振腔內(nèi),在溫度調(diào)諧方式下,激光器波長調(diào)諧范圍為2.6 nm、2.92 nm、5.14 nm和3.58 nm。而應(yīng)力增大時,輸出波長向短波長方向移動,調(diào)諧效果較好,激光器調(diào)諧范圍分別為18.08 nm、20.86nm、21.64 nm、25.46 nm和14.64 nm,最大調(diào)諧范圍對應(yīng)的光纖束腰直徑為60μm。因此,本實(shí)驗(yàn)可調(diào)諧鎖模脈沖銩鈥共摻光纖激光器中采用的束腰直徑為60μm的雙錐濾波器和應(yīng)力調(diào)諧方法,其波長調(diào)諧范圍和光譜全高半寬分別為1882.02nm-1905.96 nm(23.94 nm)和1.24 nm-1.34 nm。脈沖周期、重復(fù)頻率、最高輸出功率、脈沖能量和信噪比分別為2.658μs、372 kHz、36.3 mW、97.4 nJ和~40 dB。與目前基于雙錐濾波器的2μm可調(diào)諧光纖激光器相比,該結(jié)果脈沖和連續(xù)兩種運(yùn)行狀態(tài)下波長調(diào)諧范圍均有提升,且對實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析,有助于2μm可調(diào)諧激光器的廣泛應(yīng)用。
【圖文】：

介質(zhì)薄膜濾波器光路原理圖

聲光可調(diào)諧濾波器模型圖
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN248;TN713

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