2μm波段光纖放大器的特性研究.pdf

1、光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、散熱好等特點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。摻銩(Tm3+)光纖激光器的光譜可調(diào)諧范圍寬，其中2μm波段可廣泛應(yīng)用于激光醫(yī)學(xué)、眼睛安全的近距離遙感、軍事等領(lǐng)域。光纖放大器由于傳輸功率高，纖芯截面小等原因容易產(chǎn)生受激拉曼散射(SRS)和受激布里淵散射(SBS)等非線性效應(yīng)。一些特殊領(lǐng)域，如非線性頻率轉(zhuǎn)換需進(jìn)行單頻放大，2μm波段單頻拉曼光纖放大器(SF-RFA)輸出特性受泵浦功率、光纖長度、信號(hào)光種子功率等因素

2、影響，尤其是SBS效應(yīng)限制了SF-RFA輸出功率提升。
　　本文研究了2μm波段SF-RFA的相關(guān)理論及其輸出特性，對(duì)其中的SBS效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)值仿真，并對(duì)單波長線形腔摻Tm3+光纖激光器和放大器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，主要工作包括:
　　(1)研究了SF-RFA的基礎(chǔ)理論。主要從拉曼光纖放大器基本原理、拉曼光纖放大器特性、拉曼光纖放大器分類以及SF-RFA中的SBS效應(yīng)四個(gè)方面進(jìn)行理論研究。
　　(2)定量分析了影響2μ

3、m波段SF-RFA輸出特性的因素。建立了考慮SBS效應(yīng)的非線性數(shù)學(xué)模型，利用龍格-庫塔法和牛頓迭代法聯(lián)合求解模型中的激光和斯托克斯光的功率及分布特性。利用Matlab軟件進(jìn)行仿真，系統(tǒng)分析了泵浦功率、光纖長度、信號(hào)光種子功率等因素對(duì)2μm波段SF-RFA輸出特性的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明:泵浦功率越高，放大器輸出功率和SBS功率越大，但為防止過高的SBS功率影響放大器性能，應(yīng)避免采用過高的泵浦功率。在泵浦功率100W以內(nèi)，較長的光纖對(duì)應(yīng)于

4、較高的輸出功率、SBS功率和放大器轉(zhuǎn)換效率。適當(dāng)增加信號(hào)光種子功率可以有效增大輸出功率和放大器轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)可以減少SBS功率。
　　(3)搭建了單波長線形腔摻Tm3+光纖激光器和放大器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)測出全光纖摻Tm3+激光種子光的中心波長為1941.4nm，信噪比約為54dB。并在對(duì)激光進(jìn)行持續(xù)檢測的100分鐘內(nèi)，所測得的激光中心波長漂移量小于0.01nm，激光器的峰值功率抖動(dòng)小于0.7dB。當(dāng)摻Tm3+放大器的泵浦功率達(dá)到2.