基于受激布里渊散射的掺铒光纤多波长激光器研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinpasi
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性能稳定的多波长掺铒光纤激光器具有窄线宽、频率稳定等优点,在光纤通信,光纤传感等领域有巨大的应用前景,因而各国科研工作者都在争相研究。布里渊掺铒光纤多波长激光器实现方案简单,输出特性好,是常温下实现多波长激射的有效方案;本论文在概述多波长激光器各种原理和实现方案的基础上,对实现多波长掺铒光纤激光器的关键技术进行分析,开展了布里渊掺铒光纤多波长激光器以下几点工作:首先,描述了各类多波长激光器的原理和实验结构;分析形成多波长掺铒光纤激光器需要抑制模式竞争的关键技术。然后,重点分析布里渊掺铒光纤多波长激光器中掺铒光纤增益放大作用的数学物理模型;在三能级系统基础上进行合理的简化,并推广到多个信号光的情况,同时分析光场在光纤中的传播方程,并详细讨论净增益截面和交叠因子两个重要参数;紧接着详细介绍布里渊散射理论,重点分析布里渊散射效应的物理过程和布里渊增益特性,推导布里渊阈值。其次,完善布里渊环形激光器的理论。提出将功率损耗相关的Sagnac环形镜和基于保偏光纤的可调谐Sagnac滤波器引入到激光器结构中。对可调谐滤波器进行分析和仿真,同时辅以实验验证;讨论功率损耗相关的Sagnac环形镜的原理和结构,对各种状态下的透射率特性进行计算和图形分析。最后,在实验和理论研究的基础上,设计一类新颖的布里渊-掺铒光纤激光器结构,分析各个部件的物理模型,提出一种新的基于受激布里渊散射的环形结构多波长激光器的迭代算法,通过Matlab进行各种参数设置下多波长输出结果的仿真;采用控制变量法,分析布里渊泵浦功率、掺铒光纤泵浦功率、操作波长等对输出特性的影响。在最佳参数设置的状态下能得到25个多波长的仿真结果。我们同时进行自激发的布里渊-掺铒光纤多波长环形激光器实验,通过调节可调谐的Sagnac滤波器的偏振状态和掺铒光纤的泵浦功率,可以分别实现在1556-1558nm和1558.5-1560.5nm区间的2nm波段区间3dB带宽内18,16个稳定多波长输出。
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