基于受激瑞利散射的窄線寬可調(diào)諧光纖激光器研究.pdf

1、基于高新技術(shù)發(fā)展對高端儀器設備的依賴，“十三五”國家重大科學儀器設備開發(fā)專項中明確提出了對窄線寬激光器的設計與測量需求；如光纖通信系統(tǒng)中，對信息傳輸吞吐量以及光源利用效率的高需求導致了對激光窄線寬可調(diào)諧性能的要求日益嚴苛；而在干涉型光譜測量領域，為了獲得fm甚至更高的測量分辨力，更是對可調(diào)諧光纖激光器的線寬提出了kHz乃至kHz以下的需求。但是目前在窄線寬可調(diào)諧光纖激光器研究領域中對kHz以下量級窄線寬的獲取仍存在困難。
　　本論

2、文針對上述問題，提出了一種基于受激瑞利散射的窄線寬可調(diào)諧光纖激光器實現(xiàn)方法，此方法利用光纖受激瑞利散射的窄線寬特性，通過環(huán)形腔內(nèi)特殊拉錐光纖光纖產(chǎn)生的受激瑞利散射實現(xiàn)光纖激光器線寬的高度壓窄，同時與光纖布拉格光柵中心波長的溫度調(diào)諧相結(jié)合，實現(xiàn)了kHz以下量級窄線寬可調(diào)諧光纖激光器的設計與制作。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.光纖中受激散射效應研究：通過對光纖中受激瑞利散射與受激布里淵散射的理論研究，論證了受激瑞利散射效應的窄線寬

3、特性，確定了影響受激布里淵散射閾值的相關(guān)參數(shù)，并進一步設計方案提高受激布里淵散射的閾值以利用線寬更窄的受激瑞利散射實現(xiàn)光纖激光器的線寬壓窄，利用BeamPROP軟件對方案中利用的特殊拉錐光纖的基本設計參數(shù)進行仿真計算。
　　2.光纖激光器線寬測量理論改進：對激光器線寬理論進行分析，針對窄線寬激光精確測量的問題，在延時自外差法的基礎上，綜合考慮光源本身以及延時光纖的噪聲，對最終的拍頻譜通過更準確的Voigt譜型擬合，從而利用更短的延

4、時光纖更精確地測量kHz及kHz以下量級的線寬值。
　　3.窄線寬可調(diào)諧光纖激光器系統(tǒng)設計：通過對光纖激光器不同諧振腔以及光纖布拉格光柵不同調(diào)諧方法的優(yōu)劣分析，確定課題方案選用的諧振腔結(jié)構(gòu)以及波長調(diào)諧的方案，利用OptiSystem軟件對基礎的環(huán)形腔光纖激光器系統(tǒng)進行仿真，確定所用器材的基本參數(shù)。
　　4.窄線寬可調(diào)諧光纖激光器搭建與測試：首先設計制作課題所需的特殊拉錐光纖，測試得到其相較于普通單模光纖，受激布里淵散射的閾值

5、提高了1.9dB；之后搭建基礎的光纖激光器系統(tǒng)，實驗結(jié)果顯示，此時激光器輸出線寬為1570Hz，閾值為48.2mW；在此基礎上加入特殊拉錐光纖，利用后向受激瑞利散射光實現(xiàn)光纖激光器線寬進一步壓窄，實驗結(jié)果顯示，此時光纖激光器的輸出線寬為550Hz，邊模抑制比60dB，半小時內(nèi)中心波長波動不超過2pm，閾值為54.5mW，260mW泵浦下輸出功率可達3.52mW；進一步利用此窄線寬光纖激光器系統(tǒng)，通過溫控箱實現(xiàn)窄線寬光纖激光器的可調(diào)諧輸出