光通信系統(tǒng)中摻鉺光纖激光器的研究.pdf

1、光纖激光器具有許多突出的優(yōu)點和特點：與光纖元件的天然兼容性：可用帶寬較寬：閾值低：與半導體激光器相比，光束質量較好，噪聲較低：加之結構緊湊、便攜式、精密化等特點，因而它在光纖通信、光纖傳感等領域具有重要的應用前景，受到了國際上科技界、產業(yè)界的廣泛重視，成為研究的熱點。本文從理論和實驗上對摻鉺光纖激光器的若干關鍵技術進行了研究，如連續(xù)光摻鉺光纖激光器，脈沖光摻鉺光纖激光器等。我們主要開展了以下幾方面的研究工作： 根據多模半經典理論

2、，對注入鎖定光纖環(huán)形腔激光器進行了理論分析與模擬。討論了在小信號注入情況下，均勻加寬注入鎖定光纖環(huán)形激光器的單模運轉問題：然后逐一分析了注入鎖定光纖環(huán)形腔激光器的鎖定帶寬、輸出光線寬、輸出功率等表征注入鎖定特性的關鍵物理量并作了相應的模擬計算。隨后，對摻鉺光纖環(huán)形腔激光器(EDFRL)的注入鎖定技術進行了實驗研究，實驗結果表明，注入場對腔模的影響與失諧量、泵浦功率、注入強度等參量有關，且如果合理選擇環(huán)形腔的各參數和注入光功率，則注入光對

3、激光器線寬的展寬可以控制在很小的程度，甚至接近EDFRL的本征線寬，實現窄線寬輸出。 提出了一種多環(huán)形腔結構的單縱模摻鉺光纖激光器。首先討論了使激光器運行在單縱模狀態(tài)的諧振腔理論。同時實驗結果表明，這種激光器通過在主環(huán)形腔中插入充當模式濾波器的三個長度不等的無源次級環(huán)形腔，并結合腔內光纖布拉格光柵，實現了短時間的單縱模輸出，短期線寬小于500Hz。 從理論與實驗兩方面對單縱模摻鉺光纖環(huán)形腔激光器的波長調諧和穩(wěn)定性進行了研

4、究：首先，根據速率方程對可調諧摻鉺光纖環(huán)形腔激光器的輸出功率特性進行了理論分析。采用數值計算方法研究了環(huán)形腔各個參數如腔內損耗、鉺離子團簇、輸出耦合比、增益光纖長度等對EDFRL輸出功率特性的影響。結果表明腔內損耗是影響可調諧EDFRL輸出功率特性的最重要的因子；而鉺離子團簇會導致輸出功率平坦性變壞；同時增益光纖長度也存在一最佳值。為光纖環(huán)形腔激光器的優(yōu)化設計提供了依據。隨后，實驗上提出了一種實現可調諧的單縱模EDFRL輸出波長及功率穩(wěn)

5、定的新方法。即利用注入鎖定技術向EDFRL腔內注入低功率連續(xù)光，使某一縱模在注入光的基礎上起振。此縱模在對增益介質的競爭中可以穩(wěn)定地占據優(yōu)勢，從而與注入信號發(fā)生鎖定，實現激光器輸出的穩(wěn)定。實驗得到激光器在1527.4-1561.9nm范圍內波長連續(xù)可調，輸出功率>0.6dBm,信噪比(SNR)>43dB；輸出光波長與功率抖動分別<0.01nm和≤0.02dB，且線寬約為1.4kHz。采用鎖模的頻域分析理論和時域分析理論分析了光纖環(huán)形腔激