线宽超窄的双波长光纤激光器研究

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1、线宽超窄的双波长光纤激光器研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：张宝梅指导教师：朱涛教授专业：光学工程学科门类：工学重庆大学光电工程学院二O一六年五月ExperimentalStudyonUltra-narrowLinewidthDual-wavelengthFiberLasersAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByBaomeiZhangSupervisedbyProf.TaoZhuSp

2、ecialty:OpticalEngineeringCollegeofOpto-ElectronicEngineeringofChongqingUniversityChongqing,ChinaMay,2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要多波长超窄线宽光纤激光器在光传感、光纤通信、高精度测量仪器、精密医疗设备和微波太赫兹波的产生等方面具有广泛的应用前景。在光通信方面，超窄线宽的多波长光纤激光器可以极大的提高通信容量、通信质量和通信距离，同时降低通信系统成本；在多参数光传感领域，线宽极窄的多波长光纤激光器可以有效的提高传感精度和准确度，同时避免多个光源带来的高系统成本和

3、更多的不稳定性；在微波太赫兹波产生方面，利用线宽超窄、相位噪声极低的双波长光纤激光器进行光学差频可以获得更加纯净的微波和太赫兹波。本文利用瑞利散射深度压缩激光线宽的方法，进行了线宽超窄的双波长光纤激光器的实验与研究，论文的主要工作如下：①首先从工作原理上对实现超窄线宽光纤激光器和双波长光纤激光器的主要技术方案进行了分析，指出利用瑞利散射深度压缩激光线宽的方法是目前非常有效的激光线宽压缩技术，瑞利散射谱的线宽小于输入激光的线宽，光在激光谐振腔内循环多次之后，瑞利散射对激光线宽的压缩效应逐渐积累，最终可以获得线宽超窄的激光输出。由于瑞利散射不具有波长选择性，因此从理论上讲，十

4、分适用于对多个不同波长的激光线宽进行同时压缩。②基于光纤中的瑞利散射深度压缩激光线宽的机制，采用典型的环形光纤激光腔结构，结合两支中心波长分别为1530nm和1550nm的FBG进行激光谐振波长选择，通过调节可调谐光衰减器和偏振控制器分别调节两个波长激光分别对应的腔损和增益使其达到均衡状态，从而获得稳定的双波长激光输出；采用110m的微拉锥光纤作为高受激布里渊阈值光纤，实现瑞利散射信号的积累从而对激光线宽进行深度压缩，最后通过自外差探测法对两个波长输出激光的线宽分别进行探测，在泵浦光功率为200mW时，获得的1530nm波长激光和1550nm波长激光的线宽分别为670Hz

5、和650Hz，其边模抑制比分别达到52dB和51dB，两波长输出功率最大达到1.07mW和1.09mW，稳定性良好。③将激光腔内110m的微拉锥光纤移除进行对比实验，研究瑞利散射对激光线宽的压缩效果，未利用瑞利散射进行激光线宽压缩的情况下，获得的双波长激光输出线宽分别为12.93kHz和13.4kHz，实验表明瑞利散射的确有效的压缩了激光线宽，成功地将数十kHz的激光线宽压缩到百赫兹量级，且其对两个波长激光的线宽压缩效果基本相同，两个波长不具有选择性。④固定一支FBG的波长，通过施加应力的方式调谐另外一支FBG的中心波长，从而实现输出激光的波长调谐，波长调谐后该双波长激光

6、器依然保持双波长I重庆大学硕士学位论文中文摘要的稳定激射，并且激光线宽保持700Hz不变，调谐范围为3nm左右，该实验结果进一步说明基于光纤中的瑞利散射深度压缩激光线宽的机制可以同时实现多个激光线宽的同时压缩。在本论文中，激光的波长是由光纤光栅的中心波长所决定的，在实际应用中，可以通过改变滤波器波长以及增益介质将该方法应用于远红外、紫外等宽波段激光的线宽压缩中。关键词：双波长光纤激光器，线宽压缩，瑞利散射，超窄线宽，波长调谐II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTDual-wavelengthfiberlaserswithultra-narrowlinewidth

7、findwideapplicationsinhigh-speedopticalcommunications,fiberopticsensors,highresolutionmeasurementsandmedicalinstrumentsandmicrowaveorterahertzgenerationsystems.Inthefieldofopticalcommunications,ultra-narrowlinewidthmulti-wavelengthfiberlasercangreatlyimprovethecommu