強(qiáng)泵浦下的光纖隨機(jī)激光特性研究.pdf

1、隨機(jī)激光是無(wú)序光波導(dǎo)介質(zhì)中的受激輻射現(xiàn)象，它形成于隨機(jī)介質(zhì)中光波的多重散射放大。與傳統(tǒng)激光器不同，隨機(jī)激光的反饋來(lái)源于增益介質(zhì)中的光散射而不是通常的諧振腔，當(dāng)諧振腔內(nèi)的總增益大于總損耗時(shí)便激發(fā)產(chǎn)生激光。
　　自從Letokhov首次對(duì)其進(jìn)行了理論研究以來(lái)，隨機(jī)激光便因其自身特性及廣闊的潛在應(yīng)用前景而得到了人們的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)隨機(jī)激光器相比，隨機(jī)分布反饋光纖激光器具有輸出相對(duì)穩(wěn)定、長(zhǎng)距離輻射及寬波長(zhǎng)可調(diào)諧等特性，這些均有利于光纖通

2、信與光纖傳感的相關(guān)應(yīng)用。而且隨機(jī)光纖激光是一種新型的基于瑞利散射分布反饋的一維隨機(jī)激光。由于光纖介質(zhì)結(jié)構(gòu)的不均勻性導(dǎo)致的瑞利散射很微弱，使得隨機(jī)分布反饋光纖激光器的產(chǎn)生機(jī)理和特性與傳統(tǒng)隨機(jī)激光器和傳統(tǒng)光纖激光器均不相同。對(duì)于隨機(jī)光纖激光的研究尚處初級(jí)階段，理論發(fā)展和特性研究還不十分完善。
　　本文主要從理論模型、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)三方面對(duì)隨機(jī)光纖激光的功率分布、泵浦閾值和轉(zhuǎn)換效率等特性進(jìn)行研究。首先利用速率方程理論研究了隨機(jī)激光，以中

3、間泵浦為例，介紹隨機(jī)分布反饋光纖激光器的理論模型并求解其閾值。
　　然后本文從數(shù)值仿真上研究了對(duì)稱和不對(duì)稱端面反饋單模光纖的隨機(jī)激光特性，數(shù)值仿真模型包括中間泵浦、單端泵浦和雙端泵浦三種泵浦方式，并進(jìn)一步探討了泵浦波長(zhǎng)對(duì)激光特性的影響。在隨機(jī)激光數(shù)值仿真過(guò)程中，建立了泵浦光和隨機(jī)激光穩(wěn)態(tài)傳輸方程，其中引入了拉曼增益、瑞利散射和光纖損耗的影響，仿真模型利用打靶法求解。結(jié)果表明，不同泵浦方式下光功率沿光纖分布不同，可通過(guò)優(yōu)化光纖長(zhǎng)度來(lái)

4、提高輸出光功率；激光閾值隨著不同的泵浦方式而變化。由于分布式瑞利反饋和端面反饋的共同作用，在特定光纖長(zhǎng)度范圍內(nèi)，隨著光纖長(zhǎng)度的增加激光閾值降低；并且激光閾值很大程度上依賴于泵浦方式和端面反饋。當(dāng)光纖長(zhǎng)度較短時(shí)，由于瑞利反饋較弱，隨機(jī)激光閾值會(huì)變大、轉(zhuǎn)換效率變低。
　　最后以單端泵浦為例，對(duì)光纖隨機(jī)激光器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：在光纖一端引入強(qiáng)反饋會(huì)改變光功率分布和顯著降低激射閾值；與1365泵浦相比，1480泵浦下泵浦閾值較低轉(zhuǎn)