寬帶可調(diào)諧的瓦級單縱模及多波長布里淵光纖激光器的研究.pdf

1、有高光學信號噪聲比的高功率單縱模光纖激光器在諸如遠程遙感、雷達、相干探測、非線性光學等領域有廣泛的應用。在過去的幾年中,大功率光纖激光器發(fā)展很快;但是單縱模激光器的發(fā)展卻遠沒有跟上。單縱模光纖激光器可以被放大到瓦級功率,但想要保住激光器較高的光學信號噪聲比卻是一大挑戰(zhàn)。另外,大功率單縱模的激光器也受到后向受激布里淵散射的限制。
　　由于布里淵增益帶窄的特點,10米腔長的布里淵光纖激光器一般工作在單縱模狀態(tài)。雖然布里淵光纖激光器的閾

2、值可以減小到毫瓦量級,但這要求泵浦光的頻率要與腔頻率匹配。這就對實際應用造成一個大麻煩,原因包括泵浦光的頻率擾動等。另外,這種低閾值的布里淵激光器因為耦合輸出較小,難以獲得大功率的輸出?；旌显鲆娼橘|(zhì)的布里淵光纖激光器使用增益介質(zhì)在激光腔內(nèi)提供放大,而不需要泵浦光的頻率與腔模相匹配還能輸出很大的功率。比如說,一個單縱模一瓦輸出功率的混頻環(huán)布里淵光纖激光器就是這樣。但是,混合增益介質(zhì)的布里淵光纖激光器的調(diào)諧范圍受到自由腔模振蕩的限制。并且,

3、腔內(nèi)不可避免的引入了噪聲。與混合增益介質(zhì)布里淵光纖激光器不同,無源腔布里淵光纖激光器有更寬廣的可調(diào)諧范圍、更高的光學信號噪聲比、和更寬的線寬。實驗上報道的12米腔長的無源腔布里淵光纖激光器顯示了單縱模穩(wěn)定的輸出。在本論文中,只有普通單模光纖用于激光腔。通過利用光纖中受激布里淵散射的高效率并設置激光腔的輸出耦合比為60％,我們在實驗上獲得了一個功率達到1瓦的單縱模布里淵光纖激光器,其光學信號噪聲比超過75dB,可調(diào)諧范圍超過30nm。

4、r>　　多波長布里淵光纖激光器由于在光生微波、密集波分復用系統(tǒng)中的潛在應用而倍受關注。首先被報道的多波長布里淵光纖激光器是反“S”型結(jié)構的混合增益介質(zhì)布里淵光纖激光器。不久后,自流入多波長布里淵光纖激光器被研究出來。然而,混合增益介質(zhì)腔有兩個缺點。第一,自發(fā)輻射噪聲較大;第二,調(diào)諧范圍受到自由腔模振蕩限制。
　　為了壓縮自由振蕩腔模,許多技術爭相涌現(xiàn)。第一個可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器在2005年被研究報道,實驗采用Sagnac環(huán)

5、作為濾波器來壓縮腔模從而獲得了寬帶的可諧調(diào)范圍。在2011年,另一種新型的多波長布里淵光纖激光器使用11千米色散射補償光纖作增益介質(zhì),其反“S”腔型結(jié)構有效的抵制了腔模的振蕩?？墒?現(xiàn)在的可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器要么在千米級的普通單模光纖中實現(xiàn)要么在百米級的特殊光纖中實現(xiàn)。由實驗上的研究結(jié)果知道,腔長10~20米長的布里淵光纖激光器可以獲得穩(wěn)定的單縱模輸出。
　　不幸的是,過去采用的產(chǎn)生多波長的布里淵光纖激光器的機制在腔長變短

6、以后都不實用。主要原因還是短腔要求的閾值功率太大。與混合增益介質(zhì)布里淵光纖激光器不同,單通腔布里淵光纖激光器在微波產(chǎn)生、超高精度波譜分析方面有很多應用。布里淵泵浦頻率不用于腔頻匹配,這減少了操作的復雜性。在本論文中,一個新穎的可調(diào)諧多波長布里淵光纖激光器在借助于基于單通環(huán)形腔級聯(lián)的基礎上實現(xiàn)了。創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在兩個方面。第一,激光器的增益介質(zhì)在激光腔外,因此沒有自由腔模的限制。第二,反饋機制是非常高效的。反饋機制的設計使激光器的產(chǎn)生多波