光纖隨機(jī)激光器級(jí)聯(lián)輸出及輸出效率特性的研究.pdf

1、光纖隨機(jī)激光器作為隨機(jī)激光的一種新分支，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻譜無(wú)模式、單橫模輸出和超長(zhǎng)距離傳輸?shù)泉?dú)特優(yōu)勢(shì)，在理論與應(yīng)用領(lǐng)域均具有非常重要的意義。關(guān)于該類新型激光器的功率特性、光譜特性及調(diào)控和在光纖通信、光纖傳感領(lǐng)域的應(yīng)用研究近幾年來(lái)以陸續(xù)展開(kāi)。
　　早期對(duì)于光纖隨機(jī)激光器的研究主要采用超長(zhǎng)距離光纖（>50 km），且泵浦均為非偏振泵浦，由于光纖中的后向瑞利散射系數(shù)很低，使得光纖隨機(jī)激光器的激射閾值較高，級(jí)聯(lián)輸出困難，且輸出效率不高，該

2、類激光器的輸出效率和功率特性還缺乏深入的探究。
　　本文從隨機(jī)激光器的級(jí)聯(lián)輸出以及研究光纖隨機(jī)激光器的效率特性為研究目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了基于拉曼增益的三階光纖隨機(jī)激光輸出和基于布里淵-拉曼混合增益的多波長(zhǎng)布里淵-拉曼光纖隨機(jī)激光器。此外，還系統(tǒng)的研究了基于短腔的光纖隨機(jī)激光器的輸出效率特性以及在偏振光泵浦下的隨機(jī)激光輸出特性。
　　首先，通過(guò)設(shè)計(jì)基于寬帶反射的光纖環(huán)反射鏡的前向泵浦半開(kāi)腔結(jié)構(gòu)，首次實(shí)現(xiàn)了基于拉曼增益的三階光纖隨機(jī)激光

3、輸出。FLM為一階、二階和三階隨機(jī)激光提供寬帶強(qiáng)點(diǎn)式反饋，利用FLM的寬帶反射特性，避免由于激光光譜的非線性展寬而導(dǎo)致的有效反射率的降低，從而可以進(jìn)一步的降低隨機(jī)激光的閾值，實(shí)現(xiàn)了閾值僅為2.45 W的三階隨機(jī)激光輸出。
　　此外，通過(guò)引入布里淵-拉曼混合增益，利用級(jí)聯(lián)布里淵效應(yīng)，在半開(kāi)腔和一種新型的結(jié)合―有源‖色散補(bǔ)償光纖和―無(wú)源‖普通單模光纖的無(wú)反射鏡開(kāi)腔結(jié)構(gòu)下解決了之前全開(kāi)腔結(jié)構(gòu)下多波長(zhǎng)輸出相鄰信道間能量和線寬不均衡的問(wèn)題，

4、分別實(shí)現(xiàn)了17 nm和40 nm平坦帶寬的均衡多波長(zhǎng)輸出。
　　在光纖隨機(jī)激光器效率特性方面，提出了一種基于短光纖的前端泵浦結(jié)構(gòu)光纖拉曼隨機(jī)激光器，通過(guò)理論仿真光纖長(zhǎng)度和反射鏡反射率對(duì)激光閾值、激光功率分布和輸出光轉(zhuǎn)化效率和輸出功率的影響，分析了該結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)高效率、高功率隨機(jī)激光輸出的途徑。在仿真結(jié)果的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)采用1 km G.652單模光纖實(shí)現(xiàn)了7 W的一階隨機(jī)激光輸出，光轉(zhuǎn)化效率達(dá)到70％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果吻合。

5、　　進(jìn)一步的，本文首次研究了基于拉曼增益和隨機(jī)瑞利反饋的光纖拉曼隨機(jī)激光器在偏振泵浦下的輸出特性。結(jié)果表明，輸出的隨機(jī)激光是部分偏振光，且其輸出特性隨著泵浦的偏振態(tài)變化而變化。在偏振光泵浦下，前向和后向斯托克斯光的平均拉曼增益系數(shù)不同導(dǎo)致泵浦端的輸出效率較非偏振泵浦低很多。在此基礎(chǔ)上，利用修正后的穩(wěn)態(tài)方程定性研究了偏振演變對(duì)隨機(jī)激光功率和效率特性的影響。
　　本文提出的基于 FLM的高階光纖拉曼隨機(jī)激光器以及級(jí)聯(lián)多波長(zhǎng)布里淵-拉曼