穩(wěn)頻窄線寬光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、窄線寬光纖激光器在激光光譜學、光纖傳感、激光雷達測距和相干光通信等領(lǐng)域具有廣泛的應用價值。本文針對如何獲得窄線寬光纖激光輸出以及改善其頻率穩(wěn)定性等問題，對諧振腔腔形選擇、濾波結(jié)構(gòu)設(shè)計以及穩(wěn)頻控制方法等展開詳細的理論分析和實驗研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種高頻率穩(wěn)定性的窄線寬光纖激光器實現(xiàn)方案。依據(jù)光纖激光器線寬理論，建立其理論模型，對諧振腔腔形、增益介質(zhì)、溫度與振動等影響線寬和頻率穩(wěn)定性因素進行研究，采用環(huán)形腔結(jié)合可

2、飽和吸收體線寬壓縮技術(shù)，并恒溫控制、防震措施，獲得高頻率穩(wěn)定性窄線寬光纖激光輸出。⑵仿真分析確定增益光纖的濃度和長度。依據(jù)速率方程和功率傳輸方程，建立了環(huán)形腔摻Er3+光纖激光器輸出功率、閾值功率以及斜率效率等特性的理論模型，并展開相應的仿真分析，確定并采用長度為3米的高摻Er3+光纖作為增益介質(zhì)。⑶開展了可飽和吸收體窄線寬摻Er3+光纖激光器的研究。實驗裝置采用環(huán)形腔，用隔離濾波器增大諧振腔縱模密度，結(jié)合30米可飽和吸收體，消除多縱模

3、現(xiàn)象和抑制模跳，最終獲得了相應地窄線寬光纖激光器的輸出。實驗裝置工作波長為1550nm，輸出功率24.3mW，光-光轉(zhuǎn)換效率12.66％，斜率效率15.76%，波長掃描范圍約為20nm。由延遲自外差方法測量得到其光譜線寬約為4.7kHz。⑷提出了基于一種新型的鑒頻方法的穩(wěn)頻控制系統(tǒng)。創(chuàng)新地提出一種基于聲光移頻器的新型鑒頻方法，以單片集成電路AD8302構(gòu)成鑒頻電路，設(shè)計制作了鑒頻系統(tǒng)，其鑒別頻差信號小于10Hz。搭建了基于M-Z干涉儀的

4、控制光路系統(tǒng)，并實驗獲得PZT驅(qū)動電壓放大倍數(shù)66.67，驅(qū)動頻率與PZT相移系數(shù)，鑒頻M-Z干涉儀輸出干涉條紋與PZT驅(qū)動電壓，以及頻率漂移方向與PZT驅(qū)動電壓等的關(guān)系模型。⑸搭建了高頻率穩(wěn)頻性的窄線寬光纖激光器系統(tǒng)，開展了穩(wěn)頻窄線寬光纖激光器輸出光譜頻率穩(wěn)定性和線寬測量的實驗。實驗結(jié)果表明：激光器的頻率漂移量從860MHz減小至180MHz；激光輸出線寬約為5.0kHz，加入反饋系統(tǒng)后線寬沒有明顯變化。因此，本論文所提出的方法，通過