雙包層光纖激光器及放大器研究.pdf

1、利用包層泵浦技術(shù)能夠?qū)⒋蠊β实亩嗄１闷止庥行У伛詈系诫p包層光纖中，提高了光一光轉(zhuǎn)化效率，降低了成本，使大功率光纖激光器和光纖放大器的實(shí)現(xiàn)成為可能。對(duì)雙包層光纖激光器和放大器的研究工作，必將推動(dòng)他們?cè)诠饫w通信、工業(yè)、航空航天、生命科學(xué)、精密儀器、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，這種發(fā)展也需要對(duì)雙包層激光器和放大器在結(jié)構(gòu)、器件體積、穩(wěn)定性、線寬和輸出功率等性能的完善進(jìn)行研究。 基于上述情況，結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“雙包層

2、光纖光子器件及其應(yīng)用研究(批準(zhǔn)號(hào)：60137010)”和科技部863計(jì)劃資助項(xiàng)目“通信領(lǐng)域高效、高功率包層泵浦光纖激光器件(2003AA312100)”，以雙包層光纖激光器和放大器為主要研究對(duì)象，主要工作如下： 一、對(duì)多種雙包層光纖進(jìn)行載氫，實(shí)驗(yàn)研究了載氫后的雙包層光纖的光敏性，得出雙包層光纖有效折射率、折射率調(diào)制隨紫外曝光量之間的關(guān)系曲線。 二、以載氫雙包層光纖光敏性的實(shí)驗(yàn)研究為依據(jù)，在雙包層光纖上利用相位掩模法制作了

3、多種反射率的雙包層布拉格光纖光柵，光柵的最高反射率可以達(dá)到99.9％。并利用二次曝光法在雙包層光纖上制作了Moiré光纖光柵。利用Moiré光纖光柵制作了摻Y(jié)b<'3+>雙波長(zhǎng)雙包層光纖激光器。 三、在不同溫度下對(duì)載氫雙包層布拉格光纖光柵進(jìn)行退火，對(duì)其衰變過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并得到實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)研究雙包層光纖光柵的溫度、反射波長(zhǎng)、衰變時(shí)間等特性具有指導(dǎo)意義。 四、理論和實(shí)驗(yàn)研究了雙包層光纖光柵的諧振非線性特性，利

4、用在雙包層光纖內(nèi)包層中傳播的很強(qiáng)的剩余泵浦光使雙包層光纖光柵產(chǎn)生諧振非線性效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了隨著泵浦光的增強(qiáng)而導(dǎo)致的光柵反射波長(zhǎng)的變化。 五、對(duì)內(nèi)包層截面形狀為矩形的雙包層光纖光柵在應(yīng)力作用下的雙折射效應(yīng)進(jìn)行 了理論和實(shí)驗(yàn)研究。利用自制的裝置對(duì)光柵的短軸施加應(yīng)力，實(shí)驗(yàn)觀察到了 這種光纖光柵的雙折射現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)偏振控制器觀察到兩個(gè)相互垂 直的線偏振光所對(duì)應(yīng)的布拉格波長(zhǎng)間隔隨應(yīng)力的增加而變大，間隔最大可達(dá) 0.8nm

5、。研究了兩個(gè)偏振方向光所對(duì)應(yīng)布拉格波長(zhǎng)向長(zhǎng)波漂移量與應(yīng)力間的關(guān) 系曲線。并利用該雙包層光纖光柵做為輸出腔鏡研制了波長(zhǎng)可調(diào)諧輸出的摻 Yb<'3+>雙包層光纖激光器。 六、實(shí)驗(yàn)研制了雙包層光纖光柵選頻摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖激光器、全光纖腔摻Y(jié)b<'3+>雙包層光纖激光器。激光器輸出窄線寬，最小線寬<0.1nm，波長(zhǎng)穩(wěn)定性好，激光信噪比大于40dB。 七、構(gòu)造了一個(gè)全光纖的Er<'3+>-Yb<'3+>共摻雙包層光纖

6、激光器，用光纖光柵選頻，得到了波長(zhǎng)在1550nm附近的窄線寬(0.2nm)，信噪比大于50dB，穩(wěn)定的激光輸出。并且分別用4％反射率的光纖端面和不同反射率的光纖光柵作為激光器的輸出腔鏡，實(shí)驗(yàn)研究了激光器的輸出功率及斜率效率與后腔鏡反射率的關(guān)系。得出了隨著后腔鏡反射率的增加激光輸出功率及斜率效率降低的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相吻合。得到波長(zhǎng)在1550nm附近輸出激光功率達(dá)1.6W。 八、實(shí)驗(yàn)研究了基于錐形光纖束(TFB)泵浦

7、耦合器的全光纖化鉺鐿共摻雙包層光纖放大器。當(dāng)最大泵浦功率約為6W時(shí)，在15.50nm波長(zhǎng)處得到了最大2.11W的高功率輸出，功率轉(zhuǎn)化效率達(dá)34.44％，1541nm附近得到了最大2.182W的飽和輸出功率，功率轉(zhuǎn)化效率高達(dá)35.63％。從1539-1565nm，當(dāng)功率為20mW的單信號(hào)輸入時(shí)，信號(hào)經(jīng)放大后的輸出功率均大于2W，放大器的平均增益大于20dB，且具有較好的增益平坦性，不平坦度小于0.3dB，可以保證放大器對(duì)不同波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行