本文關(guān)鍵詞：基于全光纖濾波技術(shù)的單頻光纖激光器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：單頻光纖激光器近幾年在光纖通信、光纖傳感、光譜分析、軍事探測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。單頻光纖激光器具有線寬窄、波長可調(diào)諧、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢,但是在線寬壓縮、拓展應(yīng)用波段、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、波長靈活可調(diào)諧等方面仍需要突破。目前,針對實現(xiàn)不同波段的單頻光纖激光輸出已經(jīng)成為國內(nèi)外光纖激光器領(lǐng)域研究的熱點。本文針對實現(xiàn)波長可調(diào)諧單頻激光輸出進(jìn)行研究,特別是針對1.5μm與21μm波段開展研究工作,提出采用自反饋光注入結(jié)構(gòu)結(jié)合飽和吸收體抑制波長漂移的方法；優(yōu)化設(shè)計諧振腔結(jié)構(gòu),提出采用光纖環(huán)形濾波結(jié)構(gòu)實現(xiàn)消除多余縱模的方法,獲得了穩(wěn)定的波長可調(diào)諧單頻激光輸出；對保偏光纖環(huán)形濾波器進(jìn)行研究,設(shè)計并實現(xiàn)了高穩(wěn)定性且波長可調(diào)諧的窄線寬光纖激光器；提出采用基于細(xì)芯光纖的光纖模間干涉濾波結(jié)構(gòu)抑制模式跳變的方法,設(shè)計并實現(xiàn)了環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的雙波長可調(diào)諧窄線寬光纖激光器,有效提高了輸出激光的穩(wěn)定性,并研制了基于線形腔結(jié)構(gòu)的雙波長可調(diào)諧激光器,實現(xiàn)了穩(wěn)定的單頻激光輸出,采用延遲自外差法對激光運轉(zhuǎn)的頻譜特性和激光線寬進(jìn)行了測試；提出采用級聯(lián)Sagnac光纖環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)波長調(diào)諧的線形腔結(jié)構(gòu)摻銩光纖激光器的方法,獲得了穩(wěn)定的單波長和可調(diào)諧多波長窄線寬激光輸出。本文的主要研究內(nèi)容包括：(1)針對摻鉺光纖發(fā)光特性進(jìn)行研究,設(shè)計并完成了基于單泵浦源結(jié)構(gòu)的C+L波段摻鉺光纖寬帶光源,通過理論分析與實驗優(yōu)化,實現(xiàn)了高平坦度ASE光輸出,在1540-1610nm范圍內(nèi)光譜平坦度為±0.91dB,在1520-1610nm范圍內(nèi)光譜平坦度為±1.65dB。(2)針對光纖激光器模式跳變和波長漂移的問題,提出了采用飽和吸收體和自反饋光注入結(jié)構(gòu)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法,設(shè)計并實現(xiàn)了波長可調(diào)諧的高穩(wěn)定性的窄線寬光纖激光器,通過對輸出激光波長漂移進(jìn)行測試,驗證了設(shè)計結(jié)構(gòu)的有效性。(3)針對實現(xiàn)穩(wěn)定單頻窄線寬光纖激光輸出的問題,提出采用有源光纖環(huán)形濾波結(jié)構(gòu)提高單頻激光器穩(wěn)定性的方法�；诰�形腔自反饋光注入結(jié)構(gòu),設(shè)計并實現(xiàn)了高穩(wěn)定性的雙波長可調(diào)諧的單頻激光器,并采用延遲自外差法對激光線寬和運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行了測試,激光3dB線寬分別為2.8kHz和2.5kHz。(4)針對實現(xiàn)多波長窄線寬激光輸出的問題,提出采用保偏光纖環(huán)形濾波器結(jié)合保偏光纖光柵實現(xiàn)多波長可調(diào)諧激光輸出的方法。設(shè)計并實現(xiàn)了具有高穩(wěn)定性的窄線寬多波長光纖激光器,并對輸出激光的波長漂移與功率波動進(jìn)行了測試；采用Sagnac環(huán)作為反射端,搭建了線形腔結(jié)構(gòu)的多波長摻鉺光纖激光器,并測試了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(5)針對實現(xiàn)高穩(wěn)定性波長可調(diào)諧單頻光纖激光輸出的問題,提出采用光纖模間干涉濾波技術(shù)提高激光器穩(wěn)定性的方法。設(shè)計并實現(xiàn)了基于單模光纖與細(xì)芯光纖結(jié)合的馬赫-曾德干涉濾波結(jié)構(gòu)；在環(huán)形腔結(jié)構(gòu)的激光器中應(yīng)用該結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；設(shè)計并實現(xiàn)了基于該濾波方法的線形腔結(jié)構(gòu)光纖激光器,有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實現(xiàn)了穩(wěn)定的單頻激光輸出,并對激光線寬進(jìn)行了測量,激光3dB線寬分別為3.4kHz和3kHz。(6)針對實現(xiàn)2μm波段多波長窄線寬激光輸出的問題,提出采用級聯(lián)Sagnac環(huán)實現(xiàn)激光波長調(diào)制的方法。設(shè)計并實現(xiàn)了線形腔結(jié)構(gòu)的多波長可調(diào)諧摻銩光纖激光器,并對輸出激光的穩(wěn)定性進(jìn)行測試,實現(xiàn)了穩(wěn)定的三波長激光同時輸出。
【關(guān)鍵詞】：單頻光纖激光器 飽和吸收體 自反饋光注入 環(huán)形濾波器 細(xì)芯光纖 保偏光纖 摻銩光纖
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 致謝9-10
• 摘要10-12
• ABSTRACT12-23
• 第一章 引言23-34
• 1.1 單頻光纖激光器的研究意義23
• 1.2 單頻光纖激光器的應(yīng)用背景23-28
• 1.3 單頻光纖激光器的研究進(jìn)展28-32
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容32-34
• 第二章 單頻光纖激光器理論34-51
• 2.1 光纖激光器的波段34-39
• 2.1.1 摻鉺光纖35
• 2.1.2 摻鐿光纖35-36
• 2.1.3 摻銩光纖36-39
• 2.2 線形腔與環(huán)形腔結(jié)構(gòu)光纖激光器39-46
• 2.2.1 DBR光纖激光器40-42
• 2.2.2 DFB光纖激光器42-45
• 2.2.3 環(huán)形腔光纖激光器45-46
• 2.3 復(fù)合腔結(jié)構(gòu)光纖激光器46-50
• 2.3.1 基于子腔結(jié)構(gòu)的復(fù)合環(huán)形腔光纖激光器46-48
• 2.3.2 基于光纖全反鏡結(jié)構(gòu)的復(fù)合線形腔光纖激光器48-49
• 2.3.3 光纖Fox-Smith腔激光器49-50
• 2.4 本章小結(jié)50-51
• 第三章 實現(xiàn)光纖激光器單頻輸出的關(guān)鍵技術(shù)51-67
• 3.1 飽和吸收體技術(shù)51-55
• 3.2 光纖環(huán)形濾波技術(shù)55-58
• 3.3 光纖干涉濾波技術(shù)58-61
• 3.4 光纖F-P濾波技術(shù)61-66
• 3.5 本章小結(jié)66-67
• 第四章 基于光注入技術(shù)的摻鉺光纖激光器67-86
• 4.1 摻鉺光纖發(fā)光特性67-68
• 4.2 C+L波段自發(fā)輻射寬帶光源68-73
• 4.3 基于光纖光柵和全反鏡結(jié)構(gòu)的摻鉺光纖激光器73-75
• 4.4 基于光注入技術(shù)的光纖激光器工作原理75-78
• 4.4.1 腔外光注入技術(shù)76-77
• 4.4.2 自注入技術(shù)77-78
• 4.5 實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理78-85
• 4.5.1 激光輸出特性80-82
• 4.5.2 雙波長可調(diào)諧光纖激光器82-85
• 4.6 本章小結(jié)85-86
• 第五章 基于光纖環(huán)形濾波技術(shù)的單頻摻鉺光纖激光器86-125
• 5.1 基于光纖環(huán)形濾波技術(shù)的光纖激光器工作原理86-87
• 5.2 基于有源光纖環(huán)形濾波結(jié)構(gòu)的摻鉺光纖激光器87-103
• 5.2.1 系統(tǒng)設(shè)計及工作原理87-90
• 5.2.2 激光光譜輸出特性分析90-94
• 5.2.3 輸出激光線寬測試94-97
• 5.2.4 雙波長可調(diào)諧摻鉺光纖激光器97-103
• 5.3 基于保偏光纖環(huán)形濾波器的環(huán)形腔結(jié)構(gòu)多波長摻鉺光纖激光器103-115
• 5.3.1 系統(tǒng)設(shè)計及工作原理103-104
• 5.3.2 激光光譜輸出特性分析104-110
• 5.3.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)的摻鉺光纖激光器110-115
• 5.4 基于Sagnac環(huán)形濾波器的線形腔結(jié)構(gòu)多波長摻鉺光纖激光器115-124
• 5.4.1 系統(tǒng)設(shè)計及工作原理116
• 5.4.2 激光光譜輸出特性分析116-124
• 5.5 本章小結(jié)124-125
• 第六章 基于光纖模間干涉濾波技術(shù)的單頻摻鉺光纖激光器125-137
• 6.1 基于光纖模間干涉濾波技術(shù)的原理125-126
• 6.2 基于細(xì)芯光纖濾波的環(huán)形腔結(jié)構(gòu)雙波長光纖激光器126-130
• 6.2.1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)及工作原理126-127
• 6.2.2 激光光譜輸出特性分析127-130
• 6.3 基于細(xì)芯光纖濾波的線形腔結(jié)構(gòu)雙波長光纖激光器130-136
• 6.3.1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)及工作原理130-131
• 6.3.2 激光光譜輸出特性分析131-135
• 6.3.3 雙波長激光線寬測試135-136
• 6.4 本章小結(jié)136-137
• 第七章 窄線寬摻銩光纖激光器137-144
• 7.1 摻銩光纖激光器技術(shù)137
• 7.2 摻銩光纖發(fā)光特性137-138
• 7.3 多波長窄線寬摻銩光纖激光器138-143
• 7.3.1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)及工作原理138-139
• 7.3.2 激光光譜輸出特性分析139-143
• 7.4 本章小結(jié)143-144
• 第八章 全文總結(jié)與展望144-147
• 8.1 論文工作總結(jié)144-145
• 8.2 論文工作創(chuàng)新點145
• 8.3 工作展望145-147
• 參考文獻(xiàn)147-158
• 攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況158-159

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2 陳曉燕;;光纖激光器的發(fā)展與應(yīng)用[A];中國電子學(xué)會第十三屆電子元件學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

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4 本報記者 胡Z，

本文編號：383735