基于通信光纖的隨機(jī)光纖激光器特性研究.pdf

1、隨機(jī)激光器自其被提出以來就以其背后豐富的物理原理吸引了眾多學(xué)者的研究目光。另一方面，因?yàn)榧す獗闷旨夹g(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器在固體激光器領(lǐng)域地位愈發(fā)凸顯，在光纖傳感、光纖通信與工業(yè)加工領(lǐng)域前景廣闊。而在2010年，英國Aston大學(xué)Turitsyn教授等人首次提出基于標(biāo)準(zhǔn)通信光纖的隨機(jī)分布式反饋光纖激光器，自此，隨機(jī)光纖激光器正式成為隨機(jī)激光器和光纖激光器的一個分支，開始吸引學(xué)界目光。
　　可以看到，隨機(jī)光纖激光器誕生歷史并不

2、長，諸多理論還并不完善，因此本文找準(zhǔn)切入點(diǎn)，主要著眼于低閾值、高效率的線性輸出隨機(jī)光纖激光器研究，從理論和實(shí)驗(yàn)上系統(tǒng)研究了該類型隨機(jī)光纖激光器的結(jié)構(gòu)和性能，發(fā)展了從一階到高階的該類型隨機(jī)光纖激光器完備的理論和結(jié)構(gòu)。借鑒其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文還優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了一種新型的高精度、長距離互相關(guān)型OTDR。
　　具體而言，本文基于穩(wěn)態(tài)功率平衡模型，發(fā)展了一階低閾值、高效率線性輸出隨機(jī)光纖激光器的構(gòu)建方法，并通過理論分析，揭示了這種結(jié)構(gòu)下產(chǎn)生高效率隨機(jī)

3、光纖激光器的機(jī)理。理論分析表明，反饋點(diǎn)的位置、泵浦波長選擇和光纖腔體長度對于實(shí)現(xiàn)低閾值、高效率線性輸出隨機(jī)光纖激光器至關(guān)重要。對比這些重要參數(shù)，本文選擇5km光纖和1090nm泵浦源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最終實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)一個低閾值(2W)、高功率(10W泵浦7.13W輸出)、高效率（超過90％斜效率），工作波長為1145nm的線性輸出隨機(jī)光纖激光器。
　　進(jìn)一步的，本文在一階輸出成果上發(fā)展了高階的線性輸出隨機(jī)光纖激光器。在構(gòu)建高階線性輸出隨機(jī)

4、光纖激光器的過程中，本文借鑒已有的隨機(jī)光纖激光器對于點(diǎn)式反射鏡反射率敏感范圍的研究成果，提出利用菲涅爾反射代替?zhèn)鹘y(tǒng)點(diǎn)式反射鏡的方法，成功實(shí)現(xiàn)高階的線性隨機(jī)激光輸出。本文同時還考察了此種激光器的功率分布、光轉(zhuǎn)換效率以及其他關(guān)鍵特性，為設(shè)計(jì)一個該類型隨機(jī)光纖激光器提供了理論指導(dǎo)，特別是在實(shí)現(xiàn)特定輸出功率時，為如何設(shè)計(jì)具有最高轉(zhuǎn)換效率的該類型隨機(jī)光纖激光器提供了必要的信息。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的該類型二階隨機(jī)激光器其輸出斜效率達(dá)到48.8%，實(shí)現(xiàn)的最大輸

5、出功率為~2W（受限于8.75W泵浦功率）。最重要的是其線性輸出特性在許多不同的應(yīng)用場合中也更受青睞。
　　最后，本文借鑒隨機(jī)光纖激光器的構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)了一個全光纖的超寬帶混沌源，并基于該混沌源實(shí)現(xiàn)了一種高精度、長距離的互相關(guān)型OTDR。在這一過程中，本文詳細(xì)分析了限制互相關(guān)型OTDR傳感性能的關(guān)鍵因素。提高系統(tǒng)的光信噪比是解決這一問題的關(guān)鍵，本文據(jù)此提出分布式拉曼放大的方法和增加采樣時間這兩個可行的方法。最后，基于這兩種方法，本