隨著激光技術(shù)的逐漸成熟與發(fā)展,單縱模（SLM）光纖激光器由于其在光纖傳感、激光雷達(dá)、微波光子學(xué)、光學(xué)原子鐘等領(lǐng)域具有極大的潛在應(yīng)用,被廣大學(xué)者深入研究。目前,SLM光纖激光器的研究熱點(diǎn)之一為實(shí)現(xiàn)激光的超窄線寬、單/雙/多波長可切換、波長可調(diào)諧/掃描等多性能輸出。本文是基于新型無源復(fù)合諧振腔濾波及其單縱模光纖激光器應(yīng)用展開的工作,主要創(chuàng)新點(diǎn)和研究內(nèi)容包含:1.對級聯(lián)和嵌套型無源復(fù)合諧振腔濾波器進(jìn)行了理論建模及仿真分析,其涉及到的仿真方法包括常規(guī)的基于傳輸矩陣的研究方法以及自動控制理論中基于信號流程圖的研究方法。對兩種結(jié)構(gòu)均詳細(xì)分析了不同參數(shù)下的透射譜變化規(guī)律。通過對其自由光譜范圍和半高全寬等主要參數(shù)研究發(fā)現(xiàn),在給出的兩類復(fù)合諧振腔濾波器中,嵌套型“8”字腔濾波器結(jié)構(gòu)的濾波效果具有明顯的優(yōu)勢。2.研制了一種基于“8”字腔濾波器的四波長可切換及可調(diào)諧SLM光纖激光器。結(jié)合激光器主腔特性和級聯(lián)保偏光纖光柵（PM-FBG）反射譜特性,以SLM激光實(shí)現(xiàn)為目標(biāo),對“8”字腔濾波器進(jìn)行了理論研究與實(shí)驗(yàn)制作。首次將45度軸偏差熔接的級聯(lián)PM-FBG作為四通道波長初定濾波器用于多波長可切換光纖激光器中,通... 

【文章來源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

短腔法選擇SLM原理(a)工作物質(zhì)增益譜；(b)諧振腔縱模；(c)選出的縱模傳統(tǒng)的基于線型腔和環(huán)型腔的SLM光纖激光器[89-91]需要一個復(fù)雜而昂貴的超窄帶

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文10濾波器來選擇SLM，成本高；且由于腔長比較長，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，斜率效率低；在使用DBR腔和線性腔的EDFL中，駐波效應(yīng)引起的空間增益燒孔也是不可避免的�；趶�(fù)合腔結(jié)構(gòu)[92,93]的線型、環(huán)型和混合型SLM光纖激光器。多環(huán)復(fù)合腔(MR-CC)是一種簡單的用于SLM工作的光纖激光器配置，通常由提供增益的主環(huán)腔(MRC)和一個或多個作為濾波器選擇SLM的無源子環(huán)腔組成。本課題組[56,58,61,73,76]和其他組[21,64,92,93]已經(jīng)廣泛研究了由單個2×2光耦合器（單耦合器環(huán)SCR）、兩個2×2耦合器（雙耦合器環(huán)DCR）、三個嵌套耦合器和級聯(lián)或嵌套SCR/DCR以及四個2×2耦合器（雙耦合器復(fù)合環(huán)DCR-CC）制成的基于環(huán)型腔的濾波器的模式選擇能力。圖2-2為簡單的復(fù)合腔結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)游標(biāo)效應(yīng)定性分析可知，該結(jié)構(gòu)的縱模間隔為=,223cnLL相比于非復(fù)合結(jié)構(gòu)，其可以增加激光器的FSR，能在不使用其他超窄帶濾波器件的條件下完成激光器的SLM運(yùn)行，由于復(fù)合腔中使用的均為普通單模光纖和單模光纖耦合器，制作成本低，而且通過合理設(shè)計(jì)復(fù)合腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以在長有源主腔中實(shí)現(xiàn)線寬壓窄效果。然而，由于具有MR-CC結(jié)構(gòu)的激光器腔長比較長，導(dǎo)致其長時間穩(wěn)定性比較差，但是能夠?qū)ζ溥M(jìn)行一定的溫控和隔振來優(yōu)化此不足。圖2-2復(fù)合諧振腔示意圖綜上，使用復(fù)合腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)SLM運(yùn)行的激光器與其他方法相比操作性強(qiáng)，成本較低而且能有效壓窄線寬，更符合未來的應(yīng)用需求和發(fā)展。2.3保偏光纖光柵圖2-3為普通FBG的工作原理結(jié)構(gòu)圖。其中，為光柵周期，其包含一個高折射率區(qū)（深色部分）和一個低折射率區(qū)（淺色部分）。當(dāng)入射光進(jìn)入FBG后，從纖芯經(jīng)過折射率調(diào)制后對滿足布拉格條件的波長B有反射作用，余下的光全部透射過去。

第二章可切換和可調(diào)諧單縱模光纖激光器實(shí)現(xiàn)原理11圖2-3FBG的結(jié)構(gòu)示意圖令布拉格波長B處的反射率為BR，反射帶寬為B，可由FBG長度L和折射率改變量n表示為：2tanhBBLnR(2.1)22B2BcoreBLnnL(2.2)式中，2Beffn是布拉格波長[94]，12effcorennn是光纖傳播模式的有效折射率，coren是纖芯的折射率，是在纖芯中的傳播光的比例。FBG長度L或者n增大，能夠得到高反射率的FBG。由于PMF存在高雙折射，即在兩個偏振方向（x方向和y方向）上的effxn和effyn不同，在PMF上寫入FBG后形成有兩個反射波長的FBG，且反射譜的光偏振方向互相垂直。因此其峰值反射波長在x軸和y軸不同，兩者間隔為：2yxBBBeffyeffxnn(2.3)將PM-FBG當(dāng)做由x軸和y軸分別寫入FBG，又由公式(2.1)，令：22xeffxeffnn(2.4)22yeffyeffnn(2.5)effkVn(2.6)式中，V為泊松比。因此能夠獲得PM-FBG的反射譜表達(dá)式[95]：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]MOPA光纖激光系統(tǒng)放大級增益光纖特性與高質(zhì)量種子源關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馮亭.北京交通大學(xué) 2015



本文編號：3510510