窄線寬光纖激光器由于其極窄的線寬、激光相干性高的特點(diǎn),作為光源應(yīng)用在激光雷達(dá)、光纖遙感、激光測距以及相干光通信等領(lǐng)域。本文主要目的是設(shè)計(jì)出滿足于諧振式光纖陀螺光源應(yīng)用的窄線寬光纖激光器,同時加入具有一定非線性摻鉺光子晶體光纖深入研究和分析其線寬特性,論文主要工作如下:(1)通過分析影響線寬的因素獲取了隨機(jī)相位波動和腔內(nèi)光子壽命的重要關(guān)系,以及外部抗震恒溫、內(nèi)部諧振腔設(shè)計(jì)和增益介質(zhì)自發(fā)輻射等因素與線寬的相關(guān)性,因此對增益介質(zhì)、腔形和各種窄線寬關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析和討論,初步確定光路結(jié)構(gòu)并搭建延遲自外差線寬測量系統(tǒng)。(2)根據(jù)光路建立了帶可飽和吸收體的有源環(huán)形諧振腔模型,數(shù)值仿真了激光器起振和反射譜形成的過程。先從原理上分析了有源腔內(nèi)各縱模光功率傳輸?shù)挠性喘h(huán)形諧振腔模型,以及形成行波腔的邊界條件,在了解反射譜對有源行波腔的重要性后,針對選模包結(jié)構(gòu)理論模型研究分析了可飽和吸收體對線寬的壓縮作用。再通過未泵浦鉺纖的長度、摻雜濃度和注入選模包結(jié)構(gòu)的光功率的一系列變化,展現(xiàn)了反射譜范圍、深度等變化規(guī)律。利用以上模型列舉出三種輸出腔結(jié)構(gòu)并分別仿真其穩(wěn)態(tài)窄線寬激光起振和反射譜形成的過程,獲得了三種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果。(3)進(jìn)行窄線寬摻鉺光子晶體光纖激光器的研究。對三種腔結(jié)構(gòu)分別搭建光路結(jié)構(gòu),分析其光譜輸出特性和自外差測量的線寬特性,調(diào)整可飽和吸收體參數(shù),得到與反射譜仿真規(guī)律一致的驗(yàn)證結(jié)果。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)光子晶體光纖用作增益光纖時,光子晶體光纖表現(xiàn)出抑制線寬加寬的特性,用作可飽和吸收體時,能在沒有偏振控制器的情況下滿足干涉條件完成可飽和吸收體功效,展現(xiàn)了具有更好的可飽和吸收效果的潛在能力。三種結(jié)構(gòu)都實(shí)現(xiàn)了使用光子晶體光纖作為增益光纖獲得2.2KHz以下窄線寬輸出,光功率輸出在毫瓦量級,雖然不高,但能滿足諧振式光纖陀螺光源的使用。(4)使用電控窄線寬濾波器搭建了可調(diào)諧摻鉺光子晶體光纖激光器光路。對比三種腔結(jié)構(gòu)后選取了波長穩(wěn)定性最好的輸出后置式結(jié)構(gòu)作為可調(diào)諧光路的搭建,實(shí)現(xiàn)61.02nm波長范圍的窄線寬激光調(diào)諧,輸出線寬為2.2KHz,在5-55℃范圍內(nèi)任意固定溫度下的能保持一小時0.05nm以內(nèi)的波長穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN248
【部分圖文】：

激光雷達(dá)測距結(jié)構(gòu)示意簡圖

線形腔結(jié)構(gòu)示意圖

環(huán)形腔結(jié)構(gòu)示意圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2880273