基于四波混频效应的多波长掺铒光纤激光器的研究

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1、基于四波混频效应的多波长掺铒光纤激光器的研究电子科技大学光电信息学院25051040班刘晓林指导教师汪平河摘要：多波长光纤激光器是未来波分复用通信系统的理想光源，本文提出和展示了一个基于的四波混频效应的多波长光纤激光器，高非线性光纤中的四波混频效应能有效地抑制掺铒光纤均匀加宽产生的模式竞争和模式跳变，从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出，实验观察到最多6个波长的激光输出。实验采用了峰值波长间隔可调的滤波器，选用了波长间隔为1纳米和4纳米两种间隔进行实验。实验还研究了在四波混频效应影响下调节偏振控制器

2、（PC）对输出波长的影响，发现调节偏振控制器可以实现可开关的多波长激光输出。关键词：多波长掺铒光纤激光器sagnac滤波器高非线性光纤四波混频MultiwavelengthFiberLaserBasedonFour-wavemixingLiuXiaolinUniversityofElectronicScienceandTechnologySchoolofOptoelectronicInformation25051040ClassSupervisor:WangPingheAbstract:Inthefutur

3、ethemulti-wavelengthfiberlaserwillbetheideallightsourceinwavelengthdivisionmultiplexingcommunicationsystem,andthispresentsthemulti-wavelengthfiberlaserwhichbasedontheeffectofafour-wavemixing,Thefour-wavemixingeffectofhighnonlinearopticalcanbeeffectivelycur

4、btheuniformpatternofwideningcompetitionandmodehoppinginerbium-dopedfiber,sothatfiberlaseratroomtemperaturehaveastablemulti-wavelengthoutput,theexperimentobservatstoamaximumofsixlaseroutputwavelength.Experimentuseofpeakwavelengthspacingtunablefilters,wavele

5、ngthintervalselectedthe1nmand4nmmethods.Experimentsexaminedtheeffectofthefour-wavemixingundertheinfluenceofconditioningpolarizationcontroller(PC)ontheimpactoftheoutputwavelengthalso,andfindthatadjustingthepolarizationcontrollercanswitchtothemulti-wavelengt

6、hlaseroutput. Keywords:multi-wavelengtherbium-dopedfiberlasersagnacfilterhighnonlinearopticalfilterfour-wavemixing0引言多波长光纤激光器是一类造价低、效率高的激光光源，在诸如波分复用光通信系统、光纤传感、光器件性能测试和材料的色散测试等方面具有很大的应用潜力，是近年来除锁模光纤激光器外的另一种引起人们极大关注的光纤激光器。将掺铒光纤浸泡在液氮中来抑制其均匀加宽机理可以实现多波长掺铒光纤激光器，但

7、这种方法有很大局限性，即不能工作在室温下。至今已经有多种方法使得光纤激光器能在室温下产生稳定多波长。四波混频效应正是其中的一种，四波混频效应稳定多波长的基本工作原理为:不同波长之间的四波混频作用可以使各个波长之间的能量相互传递，功率重新分配，从而某时刻低功率激光可以通过很快的四波混频过程得以补充，高功率激光会通过四波混频过程很快地减小，通过这种很快的动态平衡过程，可以有效抑制由掺饵光纤均匀展宽所引起的模式竞争和模式跳变，从而实现稳定的多波长掺饵光纤激光输出。该力一法的关键是要产生显著的四波混频效应，因此不仅

8、对腔内引入的非线性光纤具有特殊的要求，而日_要保证腔内具有较高的光功率水平。另一方面，为了实现多波长输出通常需要在激光腔内插入周期性的多波长滤波器，比如波长固定的法布里-珀罗（Fabry-Perot）滤波器、波长可调谐的啁啾光纤光栅或取样光栅和双折射光纤环形镜等。实验中采用了一种相对简单的滤波器，即sagnac滤波器,只由一个偏振控制器（PC）、一个耦合器和一段保偏光纤(PMF)即可组成，而且它的波长间隔可以通过