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(lǐng)域中顯示出極大的潛力，諸如多普勒激光雷達(dá)、引力波探測(cè)器、高分辨率感測(cè)、光纖傳感器和精密測(cè)量。我們?cè)O(shè)計(jì)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(zhǎng)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(zhì)及動(dòng)態(tài)窄帶濾波器。之后，我們?nèi)圆捎眯胁ㄇ唤Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定寬帶波長(zhǎng)可調(diào)諧摻鐿激光輸出。產(chǎn)生單頻激光中心波長(zhǎng)是通過(guò)電腦控

2、制光纖光學(xué)可調(diào)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(nèi)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(xué)公式。對(duì)影響行波腔激光器的一些因素進(jìn)行相應(yīng)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(zhǎng)、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(jié)構(gòu)參數(shù)去優(yōu)化設(shè)計(jì)激光器重要方式。
　　2.種子激光器是行波腔結(jié)構(gòu)以及

3、未泵浦摻鐿光纖和光纖布拉格光柵組成，腔中沒(méi)有添加任何偏振控制器，觀察到單一波長(zhǎng)單頻穩(wěn)定輸出時(shí)并不存在模跳躍的情況。若泵浦源功率增加到260mW時(shí)，種子激光器可以獲得6mW平均輸出功率，對(duì)應(yīng)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(dá)到400mW后，單頻主振蕩放大激光輸出功率將近270mW、輸出波長(zhǎng)是1064.3nm，對(duì)應(yīng)的斜率效率是66.2％，信噪比超過(guò)45dB，線寬是1kHz左右。室溫下以每5min時(shí)間

4、為間隔進(jìn)行60min的波長(zhǎng)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，其波長(zhǎng)不穩(wěn)定性小于0.02nm。當(dāng)泵浦光泵浦功率是150mW時(shí)，測(cè)得該種子激光器弛豫峰在63kHz。對(duì)頻譜儀中單頻激光器沒(méi)有輸出功率和有輸入功率時(shí)接收到的噪聲進(jìn)行分析，可知測(cè)量范圍在1MHz以內(nèi)沒(méi)有觀察到額外的的噪聲成分。
　　3.復(fù)合環(huán)形腔高穩(wěn)定波長(zhǎng)可調(diào)單頻摻鐿激光器是由光纖光學(xué)可調(diào)濾波器、高精度濾波器和環(huán)形濾波鏡組成，可調(diào)濾波器用來(lái)控制單頻激光工作波長(zhǎng)以及高精度濾波器和環(huán)形濾波鏡確保腔內(nèi)進(jìn)

5、行單頻振蕩。腔內(nèi)中的三段鐿摻雜光纖用作增益介質(zhì)及動(dòng)態(tài)窄帶濾波器，在2h內(nèi)觀察到此單頻激光器穩(wěn)定輸出同時(shí)并不會(huì)發(fā)生跳躍現(xiàn)象。單頻光纖激光器實(shí)現(xiàn)了1030nm至1090nm寬帶調(diào)諧，其中當(dāng)工作波長(zhǎng)為1075nm時(shí)，最大斜率效率為7.95％，光學(xué)信噪比大于50dB。在1060.58nm處的波長(zhǎng)漂移和光學(xué)信噪比波動(dòng)分別小于0.02nm和0.22dB。波長(zhǎng)可調(diào)激光器的平均線寬可以達(dá)到8.8kHz以及弛豫振蕩峰在62kHz。同時(shí)，我們?cè)谧詈髮?duì)此腔中