基于行波腔單頻摻鐿光纖激光器的研究.pdf

1、單頻光纖激光器由于其具有優(yōu)異的單色性、出色的穩(wěn)定性和高相干特性使得其在大量領域中顯示出極大的潛力，諸如多普勒激光雷達、引力波探測器、高分辨率感測、光纖傳感器和精密測量。我們設計了一種連續(xù)單頻摻鐿全光纖主振蕩功率放大激光器，其工作波長是1064.3nm。行波腔單頻激光是主振蕩功率放大系統(tǒng)的種子源，而且可將摻鐿光纖用作增益介質及動態(tài)窄帶濾波器。之后，我們仍采用行波腔結構實現(xiàn)了高穩(wěn)定寬帶波長可調諧摻鐿激光輸出。產(chǎn)生單頻激光中心波長是通過電腦控

2、制光纖光學可調濾波器、高精度環(huán)形濾波器和環(huán)形濾波器有效抑制腔內多縱模。本論文的主要工作和研究如下:
　　1.根據(jù)激光原理可推理得到行波腔摻鐿激光器的閾值功率、斜率效率和輸出功率的數(shù)學公式。對影響行波腔激光器的一些因素進行相應分析及其模擬。其中包括閾值功率、輸出功率和增益以及由泵浦功率、諧振腔長、激光器的輸出耦合比等等性能參數(shù)之間的變化特性，表明采用此行波腔結構參數(shù)去優(yōu)化設計激光器重要方式。
　　2.種子激光器是行波腔結構以及

3、未泵浦摻鐿光纖和光纖布拉格光柵組成，腔中沒有添加任何偏振控制器，觀察到單一波長單頻穩(wěn)定輸出時并不存在模跳躍的情況。若泵浦源功率增加到260mW時，種子激光器可以獲得6mW平均輸出功率，對應的斜率效率是2.93％，其功率不穩(wěn)定性要低于2％。在放大器中泵浦源泵浦功率達到400mW后，單頻主振蕩放大激光輸出功率將近270mW、輸出波長是1064.3nm，對應的斜率效率是66.2％，信噪比超過45dB，線寬是1kHz左右。室溫下以每5min時間

4、為間隔進行60min的波長穩(wěn)定性監(jiān)測，其波長不穩(wěn)定性小于0.02nm。當泵浦光泵浦功率是150mW時，測得該種子激光器弛豫峰在63kHz。對頻譜儀中單頻激光器沒有輸出功率和有輸入功率時接收到的噪聲進行分析，可知測量范圍在1MHz以內沒有觀察到額外的的噪聲成分。
　　3.復合環(huán)形腔高穩(wěn)定波長可調單頻摻鐿激光器是由光纖光學可調濾波器、高精度濾波器和環(huán)形濾波鏡組成，可調濾波器用來控制單頻激光工作波長以及高精度濾波器和環(huán)形濾波鏡確保腔內進

5、行單頻振蕩。腔內中的三段鐿摻雜光纖用作增益介質及動態(tài)窄帶濾波器，在2h內觀察到此單頻激光器穩(wěn)定輸出同時并不會發(fā)生跳躍現(xiàn)象。單頻光纖激光器實現(xiàn)了1030nm至1090nm寬帶調諧，其中當工作波長為1075nm時，最大斜率效率為7.95％，光學信噪比大于50dB。在1060.58nm處的波長漂移和光學信噪比波動分別小于0.02nm和0.22dB。波長可調激光器的平均線寬可以達到8.8kHz以及弛豫振蕩峰在62kHz。同時，我們在最后對此腔中