0.9μm單頻光纖激光器及倍頻研究
發(fā)布時(shí)間：2021-02-20 02:35
0.9μm波段單頻激光器具有窄線寬、低噪聲等特點(diǎn),使得其在遙感、光譜學(xué)和原子冷卻等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的極大關(guān)注。0.9μm波段單頻光纖激光器通過(guò)非線性頻率轉(zhuǎn)換不僅可以獲得可見(jiàn)光以及深紫外激光,而且還可以作為摻釹(Nd3+)、摻鐿(Yb3+)和摻鉺(Er3+)激光器的高性能泵浦源。然而,這些激光源的噪聲以及線寬等性能,限制了它們?cè)谠S多需要窄線寬和低噪聲單頻激光領(lǐng)域的應(yīng)用。本文研究了0.9μm波段高性能單頻激光器的實(shí)現(xiàn),分別為978 nm低噪聲窄線寬單頻光纖激光器,以及通過(guò)1870 nm高功率單頻光纖激光器進(jìn)行空間倍頻獲得的935 nm單頻激光,具體的研究?jī)?nèi)容和主要成果如下:（1）研究、設(shè)計(jì)并制作了978 nm DBR短腔單頻光纖激光諧振腔,實(shí)現(xiàn)了功率30m W、信噪比（Signal to Nosie Ratio,SNR）大于60 d B、激光線寬6.24 k Hz的單頻光纖激光輸出,其轉(zhuǎn)換效率達(dá)17.3%�；�978 nm單頻光纖激光種子源,采用摻鐿光纖放大器（Ytterbium-Doped Fiber Amp...
【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
鐿離子能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文11雜光纖、空氣包層光纖、光子帶隙光纖等不同的增益光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[76]，也應(yīng)用到了有效的980nm波段光纖激光器和放大器當(dāng)中。圖2-2不同基質(zhì)中鐿離子的吸收與發(fā)射截面。（a）磷酸鹽基質(zhì)光纖；（b）石英基質(zhì)光纖Fig.2-2AbsorptionandemissioncrosssectionsoftheYb3+ionsindifferenthostmaterials.(a)siliconglassfiber;(b)phosphateglassfiber2.1.2DBR諧振腔實(shí)現(xiàn)單頻激光輸出的原理單頻激光輸出的實(shí)現(xiàn)方式主要有環(huán)形腔和線性腔兩種[22][23]。環(huán)形腔由于其較長(zhǎng)的腔結(jié)構(gòu)，容易受外界干擾而導(dǎo)致輸出激光的性能不穩(wěn)定等問(wèn)題[26]。而線性腔的腔長(zhǎng)較短，有較強(qiáng)的抗外界干擾能力，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)能夠更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的激光輸出[27]。激光諧振腔直接影響著激光器的輸出性能，它不僅提供模式選擇功能，還為激光器提供光學(xué)反饋?zhàn)饔�，是單頻光纖激光器最重要的部分。按照線性諧振腔結(jié)構(gòu)來(lái)劃分類型，又有DFB結(jié)構(gòu)光纖激光器和DBR結(jié)構(gòu)光纖激光器兩種[28][29]。DFB諧振腔由于其光柵刻寫以及熱量積聚等難以克服的缺點(diǎn)，而逐漸被DBR結(jié)構(gòu)的諧振腔所取代[31][32]。圖2-3所示為典型的DBR光纖激光諧振腔的基本結(jié)構(gòu)圖。DBR短線性諧振腔的結(jié)構(gòu)是將一對(duì)光纖光柵熔接或直接對(duì)接在一小段增益光纖的兩端構(gòu)成諧振腔，其中反射率較低的光柵作為諧振腔輸出端。根據(jù)激光的模式理論，諧振腔內(nèi)形成的穩(wěn)定振蕩激光滿足：2=cqnL（2-1）式中為激光頻率，q為正整數(shù)，c為光速，n為增益光纖的折射率，L為諧振腔腔長(zhǎng)。相鄰縱模的間隔均相等，可表示為：2qcnL=（2-2）
第二章978nm低噪聲單頻光纖激光器的研究12圖2-4（a）即為激光器諧振腔中各個(gè)相鄰縱模間隔的簡(jiǎn)要示意圖。圖2-3典型的DBR結(jié)構(gòu)光纖激光諧振腔裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.2-3TypicalschematicdiagramofthefiberlaserresonatorwithDBRstructure圖2-4縱模間隔與增益譜半高全寬示意圖。（a）縱模之間的間隔示意圖；（b）增益譜半高全寬示意圖Fig.2-4Longitudinalmodeintervalandhalf-heightfullwidthofgainspectrum.(a)longitudinalmodeinterval;(b)half-heightfullwidthofgainspectrum圖2-4（b）為增益譜半高全寬（FWHM）f的簡(jiǎn)要示意圖，f表示為增益譜峰值高度一半時(shí)的增益峰寬度。f滿足以下公式：f2c=（2-3）
本文編號(hào)：3042088
【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
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【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
鐿離子能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文11雜光纖、空氣包層光纖、光子帶隙光纖等不同的增益光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[76]，也應(yīng)用到了有效的980nm波段光纖激光器和放大器當(dāng)中。圖2-2不同基質(zhì)中鐿離子的吸收與發(fā)射截面。（a）磷酸鹽基質(zhì)光纖；（b）石英基質(zhì)光纖Fig.2-2AbsorptionandemissioncrosssectionsoftheYb3+ionsindifferenthostmaterials.(a)siliconglassfiber;(b)phosphateglassfiber2.1.2DBR諧振腔實(shí)現(xiàn)單頻激光輸出的原理單頻激光輸出的實(shí)現(xiàn)方式主要有環(huán)形腔和線性腔兩種[22][23]。環(huán)形腔由于其較長(zhǎng)的腔結(jié)構(gòu)，容易受外界干擾而導(dǎo)致輸出激光的性能不穩(wěn)定等問(wèn)題[26]。而線性腔的腔長(zhǎng)較短，有較強(qiáng)的抗外界干擾能力，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)能夠更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的激光輸出[27]。激光諧振腔直接影響著激光器的輸出性能，它不僅提供模式選擇功能，還為激光器提供光學(xué)反饋?zhàn)饔�，是單頻光纖激光器最重要的部分。按照線性諧振腔結(jié)構(gòu)來(lái)劃分類型，又有DFB結(jié)構(gòu)光纖激光器和DBR結(jié)構(gòu)光纖激光器兩種[28][29]。DFB諧振腔由于其光柵刻寫以及熱量積聚等難以克服的缺點(diǎn)，而逐漸被DBR結(jié)構(gòu)的諧振腔所取代[31][32]。圖2-3所示為典型的DBR光纖激光諧振腔的基本結(jié)構(gòu)圖。DBR短線性諧振腔的結(jié)構(gòu)是將一對(duì)光纖光柵熔接或直接對(duì)接在一小段增益光纖的兩端構(gòu)成諧振腔，其中反射率較低的光柵作為諧振腔輸出端。根據(jù)激光的模式理論，諧振腔內(nèi)形成的穩(wěn)定振蕩激光滿足：2=cqnL（2-1）式中為激光頻率，q為正整數(shù)，c為光速，n為增益光纖的折射率，L為諧振腔腔長(zhǎng)。相鄰縱模的間隔均相等，可表示為：2qcnL=（2-2）
第二章978nm低噪聲單頻光纖激光器的研究12圖2-4（a）即為激光器諧振腔中各個(gè)相鄰縱模間隔的簡(jiǎn)要示意圖。圖2-3典型的DBR結(jié)構(gòu)光纖激光諧振腔裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.2-3TypicalschematicdiagramofthefiberlaserresonatorwithDBRstructure圖2-4縱模間隔與增益譜半高全寬示意圖。（a）縱模之間的間隔示意圖；（b）增益譜半高全寬示意圖Fig.2-4Longitudinalmodeintervalandhalf-heightfullwidthofgainspectrum.(a)longitudinalmodeinterval;(b)half-heightfullwidthofgainspectrum圖2-4（b）為增益譜半高全寬（FWHM）f的簡(jiǎn)要示意圖，f表示為增益譜峰值高度一半時(shí)的增益峰寬度。f滿足以下公式：f2c=（2-3）
本文編號(hào)：3042088
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