可调可开关多波长铒-布里渊随机光纤激光器研究

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随机光纤激光器是近年来发展起来的一种新型光纤激光器件。由于其结构更简单,可靠性更高,设计更灵活等显著优点,可以实现稳定、弱空间相干和连续的激光输出,被认为是一种新型光源。多波长随机光纤激光器的研究,不仅丰富了非线性效应的相关研究,而且在波分复用、光纤传感和微波等领域都有重要的应用价值。本文主要内容是可调可开关多波长铒-布里渊随机光纤激光器的研究,主要包括以下几个方面:(1)本文介绍了随机光纤激光器的研究背景,对其国内外研究现状、发展趋势、应用前景做了简要的阐述。(2)分析了光纤中的瑞利散射效应和非线性效应,并对随机光纤激光器的工作原理、结构分类及增益模式进行了介绍,最后对多波长随机光纤激光器的实现方案作了简要的理论分析。(3)提出了一种半开放腔结构的可调可开关多波长铒-布里渊随机光纤激光器研究方案,并验证了该方案的可行性。该方案中选用高非线性光纤作为反馈介质,由于此光纤具有相对高的非线性系数、高布里渊增益系数和高瑞利散射系数,可以提供强随机分布反馈和高受激布里渊散射增益,明显减少了随机光纤激光器虚拟腔所需的光纤长度。并且采用了一种铒-布里渊混合增益模式,在获得多波长输出时具有一定的优越性,最终得到11条波长间距为0.074 nm、最小光信噪比为41.22 d B的稳定的Stokes激光线。采用该实验方案,通过调节布里渊泵浦的波长,在36 nm宽波长的调谐范围内,可获得6~11阶Stokes激光线。通过调节高功率掺铒光纤放大器的泵浦功率可实现1~11阶Stokes激光线的开关。此外,在输出端级联一个保偏光纤环镜滤波器可以实现单倍布里渊频率间隔和奇偶阶分离的双倍布里渊频率间隔的可切换激光输出。(4)在此基础上,进一步优化调整了所提方案,得到了波长间隔可切换的宽带多波长铒-布里渊光纤激光器研究方案。此方案中,在12nm波长范围得到了功率偏差小于15 d B的稳定Stokes激光线118条,在6nm波长范围得到了功率偏差小于5 d B的稳定Stokes激光线70条,固定波长间距为0.075 nm。另外,利用光隔离器将自制的保偏光纤环镜滤波器与高非线性光纤自由端口级联,可以方便地实现波长间隔可切换激光输出。
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