本文關(guān)鍵詞：基于啁啾相移光纖光柵的光纖激光器的研究

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【摘要】：光纖激光器是一種特殊形態(tài)的固體激光器,與傳統(tǒng)的固體激光器相比,具有易與光纖系統(tǒng)耦合且插入損耗小,輸出光束質(zhì)量好等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光通信、光傳感、雷達(dá)、激光加工、激光醫(yī)療以及激光測(cè)距等領(lǐng)域。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目展開(kāi)了基于啁啾相移光纖光柵(CPSFBG)的波長(zhǎng)可調(diào)諧連續(xù)光纖激光器和調(diào)Q光纖激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究,完成的主要工作如下：1.利用傳輸矩陣法分析了相移光纖光柵和線性啁啾光纖光柵的傳輸特性,同時(shí)介紹了啁啾相移光纖光柵的產(chǎn)生原理及光纖光柵在波長(zhǎng)可調(diào)連續(xù)光纖激光器和調(diào)Q光纖激光器中的應(yīng)用。2.研究了一種基于啁啾相移光纖光柵的波長(zhǎng)可調(diào)諧連續(xù)光纖激光器的實(shí)現(xiàn)方案。該方案中利用壓電陶瓷片(PZT)對(duì)線性啁啾光纖光柵的縱向拉伸作用向其引入穩(wěn)定的相移,仿真分析了PZT加載不同大小的直流電壓及PZT作用于線性啁啾光纖光柵不同位置兩種情況下的啁啾相移光纖光柵的傳輸特性。理論推導(dǎo)及仿真分析了該光纖激光器的實(shí)現(xiàn)原理,研究了泵浦功率、摻鉺光纖(EDF)長(zhǎng)度及輸出耦合率等參量對(duì)輸出激光功率的影響。3.研究了一種基于啁啾相移光纖光柵的調(diào)Q光纖激光器的實(shí)現(xiàn)方案,該方案通過(guò)在PZT上加載調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。仿真中采用占空比為50%的周期矩形信號(hào),當(dāng)設(shè)置這個(gè)周期矩形信號(hào)的頻率為10KHz時(shí),可得到重復(fù)頻率為10KHz,脈沖寬度為1μs的脈沖激光。4.實(shí)驗(yàn)搭建了基于啁啾相移光纖光柵的可調(diào)諧連續(xù)光纖激光器系統(tǒng)模型。利用相位掩膜和紫外曝光技術(shù)制作了中心波長(zhǎng)為1544.843nm,長(zhǎng)度為9cm的線性啁啾光纖光柵(LCFBG),將PZT粘貼于其中間位置,當(dāng)PZT加載直流電壓時(shí),啁啾相移光纖光柵的頻譜出現(xiàn)一個(gè)窄帶缺口,且缺口的中心波長(zhǎng)和透射率隨著加載電壓的變化而變化。將這個(gè)基于PZT的啁啾相移光纖光柵用于可調(diào)諧連續(xù)光纖激光器,隨著加載電壓的增大,輸出激光的工作波長(zhǎng)向長(zhǎng)波長(zhǎng)漂移,且輸出功率增加,實(shí)驗(yàn)變化趨勢(shì)與理論分析結(jié)果一致。將PZT保持在某一電壓下,每隔5分鐘記錄一次激光器輸出光譜,結(jié)果表明,在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi),搭建的基于啁啾相移光纖光柵的波長(zhǎng)可調(diào)連續(xù)光纖激光器的激光輸出具有很好的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：壓電陶瓷片 啁啾相移光纖光柵 波長(zhǎng)可調(diào)連續(xù)光纖激光器 調(diào)Q光纖激光器
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 光纖光柵的發(fā)展與應(yīng)用研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 光纖激光器的研究背景與光纖光柵在其中的應(yīng)用13-17
• 1.3.1 光纖激光器的優(yōu)點(diǎn)和分類14-15
• 1.3.2 光纖光柵在光纖激光器中的應(yīng)用15-17
• 1.4 基于光纖光柵的波長(zhǎng)可調(diào)諧光纖激光器的發(fā)展17-18
• 1.5 基于光纖光柵的調(diào)Q光纖激光器的發(fā)展18-19
• 1.6 論文主要章節(jié)安排19-21
• 2 基于光纖光柵的光纖激光器的基本原理21-38
• 2.1 光纖光柵的基本原理21-28
• 2.1.1 均勻光纖布拉格光柵及其傳輸矩陣21-24
• 2.1.2 相移光纖光柵及其傳輸矩陣24-26
• 2.1.3 線性啁啾光纖光柵及其傳輸矩陣26-28
• 2.2 光纖激光器工作原理28-33
• 2.2.1 光纖激光器組成28-29
• 2.2.2 摻鉺光纖中的激光效應(yīng)29-32
• 2.2.3 鉺離子的能級(jí)速率方程32-33
• 2.3 調(diào)Q光纖激光器工作原理33-36
• 2.3.1 調(diào)Q脈沖產(chǎn)生過(guò)程概述33-35
• 2.3.2 調(diào)Q激光器輸出特性分析35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-38
• 3 基于啁啾相移光纖光柵的光纖激光器的仿真分析38-51
• 3.1 基于啁啾相移光纖光柵的光纖激光器模型38-39
• 3.2 啁啾相移光纖光柵可調(diào)諧性分析39-42
• 3.2.1 不同相移量的影響39-41
• 3.2.2 不同相移位置的影響41-42
• 3.3 基于啁啾相移光纖光柵的光纖激光器的濾波特性分析42-45
• 3.3.1 波長(zhǎng)可調(diào)光纖激光器的濾波特性分析42-43
• 3.3.2 調(diào)Q光纖激光器的濾波特性分析43-45
• 3.4 基于啁啾相移光纖光柵的波長(zhǎng)可調(diào)光纖激光器的仿真分析45-49
• 3.4.1 環(huán)形腔行波速率方程45-47
• 3.4.2 光纖激光器速率方程數(shù)值化47-49
• 3.5 基于啁啾相移光纖光柵的調(diào)Q光纖激光器的速率方程49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 4 基于啁啾相移光纖光柵的光纖激光器輸出特性分析51-65
• 4.1 基于啁啾相移光纖光柵的波長(zhǎng)可調(diào)光纖激光器的仿真結(jié)果分析51-54
• 4.1.1 激光輸出特性分析51-53
• 4.1.2 波長(zhǎng)可調(diào)光纖激光器的影響參數(shù)分析53-54
• 4.2 基于啁啾相移光纖光柵的調(diào)Q光纖激光器的仿真結(jié)果分析54-58
• 4.2.1 調(diào)Q光纖激光器輸出特性分析55-56
• 4.2.2 調(diào)Q光纖激光器影響參數(shù)分析56-58
• 4.3 波長(zhǎng)可調(diào)光纖激光器的實(shí)驗(yàn)研究58-64
• 4.3.1 線性啁啾光纖光柵的制備58-59
• 4.3.2 啁啾相移光纖光柵的濾波特性59-61
• 4.3.3 輸出激光光譜實(shí)驗(yàn)研究61-62
• 4.3.4 輸出激光穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 結(jié)論65-67
• 5.1 論文主要內(nèi)容65-66
• 5.2 未來(lái)工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果70-72
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集72

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