基于拉曼放大的特種光纖隨機(jī)激光器特性研究.pdf

1、隨機(jī)激光由無(wú)序增益介質(zhì)中的多重散射形成,在近年來(lái)吸引了很多研究者的關(guān)注。在20世紀(jì)90年代,由無(wú)序的半導(dǎo)體粉末和有機(jī)材料形成的隨機(jī)激光器被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。2010年,Turitsyn等人提出了一種基于單模光纖(SMF)中極弱的隨機(jī)瑞利散射(RS)的新型隨機(jī)激光器—隨機(jī)分布反饋光纖激光器(RDF-FL)。隨著這一全新概念的提出,出現(xiàn)了大量關(guān)于這種新型激光器的實(shí)驗(yàn)和理論方面的研究。同時(shí),學(xué)者們開(kāi)始逐漸關(guān)注其在光纖通信和傳感中的應(yīng)用價(jià)值。
　

2、　RDF-FL的多重散射和放大不僅能夠由SMF提供,同樣也能夠由其它介質(zhì)提供,例如色散補(bǔ)償光纖(DCF)。利用DCF較高的拉曼增益和較強(qiáng)的瑞利散射,提高其中的隨機(jī)激射(RL)效率。最近,關(guān)于RDF-FL的研究主要集中在降低泵浦閾值功率以及產(chǎn)生高階的RDF-FL。
　　在本文中,我們利用DCF有效的降低了RDF-FL的泵浦閾值功率,對(duì)DCF與SMF混合的方式進(jìn)行了詳細(xì)的比較和分析,并且實(shí)現(xiàn)了兩種不同結(jié)構(gòu)的二階RDF-FLs。此外,我

3、們還實(shí)現(xiàn)了一種新型的可調(diào)諧多波長(zhǎng)隨機(jī)光纖激光器。
　　首先,本文通過(guò)將不同長(zhǎng)度的DCF放置在隨機(jī)光纖激光器中不同位置上的方式,獲得了多種不同的DCF和SMF的組合方式,例如,將DCF放置在SMF之前或者之后。我們研究并比較分析了,利用這些不同種組合產(chǎn)生的隨機(jī)激光的特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DCF的位置以及不同的DCF/SMF長(zhǎng)度比,在很大程度上影響了RDF-FLs的輸出特性(例如,激射閾值、光譜穩(wěn)定性及形狀等)。當(dāng)DCF被安置在激光功率較

4、高的位置時(shí),隨機(jī)激光能夠被明顯的提高。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于我們揭示DCF在隨機(jī)激光和光放大中所起到的重要作用,并且為RDF-FL的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了很好的理論支持。
　　然后,本文利用DCF具有相對(duì)較強(qiáng)的瑞利散射和拉曼增益的特性,通過(guò)添加中心波長(zhǎng)為1455nm和1550nm的FBGs的方法,提出三種不同RDF-FL的實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)一步降低了隨機(jī)激光的泵浦閾值功率,并實(shí)現(xiàn)一種新型的二階RDF-FL。此外,我們利用中間泵浦方式,實(shí)現(xiàn)另外一種

5、不同的二階RDF-FL,揭示泵浦方式對(duì)于RDF-FL輸出特性產(chǎn)生的影響。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上,我們推測(cè)如果只利用較長(zhǎng)的DCF制作RDF-FLs,會(huì)呈現(xiàn)出與SMF不同的輸出特性。隨后,本文利用11kmDCF實(shí)現(xiàn)一種新型的RDF-FL,并對(duì)其輸出特性進(jìn)行研究。本文發(fā)現(xiàn)這種新型RDF-FL的一階隨機(jī)激光閾值只有0.45W。另外,本文揭示一個(gè)特殊的二階激光形成路徑。在隨機(jī)激光由一階激射變化到二階激射的過(guò)程中,出現(xiàn)了三次不同的混亂態(tài),并

6、觀測(cè)到一種特殊的拱形輸出光譜。
　　最后,本文利用光纖F-P微腔和長(zhǎng)周期光纖光柵對(duì),制作一種可調(diào)諧多波長(zhǎng)組件。然后,使用這種可調(diào)諧多波長(zhǎng)組件,實(shí)現(xiàn)一種新型的全光纖結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧多波長(zhǎng)拉曼光纖激光器。拉曼放大的瑞利散射提供隨機(jī)激光的形成機(jī)制。這種光纖激光器的波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍從1553.9nm到1565.4nm。
　　本文提出的利用DCF降低隨機(jī)激光閾值功率的方法及DCF與SMF混合使用調(diào)控輸出的思想,為隨機(jī)光纖激光器性能提升及輸出