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(duì)高端儀器設(shè)備的依賴，“十三五”國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)中明確提出了對(duì)窄線寬激光器的設(shè)計(jì)與測(cè)量需求；如光纖通信系統(tǒng)中，對(duì)信息傳輸吞吐量以及光源利用效率的高需求導(dǎo)致了對(duì)激光窄線寬可調(diào)諧性能的要求日益嚴(yán)苛；而在干涉型光譜測(cè)量領(lǐng)域，為了獲得fm甚至更高的測(cè)量分辨力，更是對(duì)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(lǐng)域中對(duì)kHz以下量級(jí)窄線寬的獲取仍存在困難。
　　本論

2、文針對(duì)上述問(wèn)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(shí)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(guò)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(shí)現(xiàn)光纖激光器線寬的高度壓窄，同時(shí)與光纖布拉格光柵中心波長(zhǎng)的溫度調(diào)諧相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了kHz以下量級(jí)窄線寬可調(diào)諧光纖激光器的設(shè)計(jì)與制作。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.光纖中受激散射效應(yīng)研究：通過(guò)對(duì)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(yīng)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(jìn)一步設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)光纖激光器的線寬壓窄，利用BeamPROP軟件對(duì)方案中利用的特殊拉錐光纖的基本設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算。
　　2.光纖激光器線寬測(cè)量理論改進(jìn)：對(duì)激光器線寬理論進(jìn)行分析，針對(duì)窄線寬激光精確測(cè)量的問(wèn)題，在延時(shí)自外差法的基礎(chǔ)上，綜合考慮光源本身以及延時(shí)光纖的噪聲，對(duì)最終的拍頻譜通過(guò)更準(zhǔn)確的Voigt譜型擬合，從而利用更短的延

4、時(shí)光纖更精確地測(cè)量kHz及kHz以下量級(jí)的線寬值。
　　3.窄線寬可調(diào)諧光纖激光器系統(tǒng)設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)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(zhǎng)調(diào)諧的方案，利用OptiSystem軟件對(duì)基礎(chǔ)的環(huán)形腔光纖激光器系統(tǒng)進(jìn)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(cè)試：首先設(shè)計(jì)制作課題所需的特殊拉錐光纖，測(cè)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(chǔ)的光纖激光器系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此時(shí)激光器輸出線寬為1570Hz，閾值為48.2mW；在此基礎(chǔ)上加入特殊拉錐光纖，利用后向受激瑞利散射光實(shí)現(xiàn)光纖激光器線寬進(jìn)一步壓窄，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此時(shí)光纖激光器的輸出線寬為550Hz，邊模抑制比60dB，半小時(shí)內(nèi)中心波長(zhǎng)波動(dòng)不超過(guò)2pm，閾值為54.5mW，260mW泵浦下輸出功率可達(dá)3.52mW；進(jìn)一步利用此窄線寬光纖激光器系統(tǒng)，通過(guò)溫控箱實(shí)現(xiàn)窄線寬光纖激光器的可調(diào)諧輸出