【摘 要】
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掺铥光纤激光器（Thulium-Doped Fiber Laser,TDFL）具有稳定性优良、结构灵活特性,且输出位于人眼安全的2.0μm波段的激光,单纵模（Single Longitudinal Mode,SLM）TDFL在军事、医疗、雷达、光通信及传感等领域有广阔的应用前景,波长可切换光纤激光器因其输出激光波长的可调性和灵活性而在波分复用系统、传感网络和光通信网络中有重要应用。利用法布里-珀罗
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掺铥光纤激光器（Thulium-Doped Fiber Laser,TDFL）具有稳定性优良、结构灵活特性,且输出位于人眼安全的2.0μm波段的激光,单纵模（Single Longitudinal Mode,SLM）TDFL在军事、医疗、雷达、光通信及传感等领域有广阔的应用前景,波长可切换光纤激光器因其输出激光波长的可调性和灵活性而在波分复用系统、传感网络和光通信网络中有重要应用。利用法布里-珀罗光纤布拉格光栅（Fabry-Perot Fiber Bragg Grating,FP-FBG）滤波器设计的TDFL具有损耗小、光束质量好、易于和光纤系统连接等优势。本文围绕多通道FP-FBG滤波器对2种不同结构的波长可切换的SLM TDFL开展了实验研究和结果分析,取得的主要研究和创新成果如下:（1）利用光纤光栅耦合模理论和传输矩阵法对光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）和FP-FBG滤波器进行理论分析和仿真计算,分析参数变化时光纤光栅传输特性的变化情况,仿真得到的FP-FBG滤波器透射谱具有三个中心波长,分别为1939.91nm、1940nm和1940.9nm,对应3d B带宽约为0.015nm、0.002nm和0.015nm的窄带滤波通道。并在仿真基础上实验制作了FBG和FP-FBG滤波器,实验所得FBG的中心波长为1941.45nm,3d B带宽为0.11nm,光栅反射率约为97%;FP-FBG滤波器的透射谱中有三个中心波长分别为1941.48nm、1941.57nm和1941.65nm,且3d B带宽分别为0.06nm、0.054nm和0.066nm的窄带滤波通道,为后续多波长、SLM、TDFL的搭建奠定基础。（2）提出一种基于饱和吸收体、FBG和FP-FBG滤波器的线形腔波长可切换SLM TDFL。利用无源掺铥光纤（Thulium-Doped Fiber,TDF）作为饱和吸收体以减小增益带宽,结合FP-FBG滤波器的3个窄带滤波通道确保腔内SLM激光运转,同时利用FBG滤波器的波长可调特性对输出激光波长进行切换。室温下泵浦源功率为2.7W时得到的3个波长间可切换的SLM激光中心波长分为1941.45nm、1941.57nm和1941.65nm,分别具有61d B、62d B和62d B光信噪比（Optical Signal-toNoise Ratio,OSNR）,其阈值功率为2.56W,在连续50min的稳定性测量中,TDFL输出功率的抖动分别小于0.87d B、0.91d B和0.88d B,波长波动均小于0.01nm,小于光谱仪的最小分辨率0.05nm,同时测量验证了输出激光具有单纵模特性。（3）提出一种基于FBG、FP-FBG滤波器和8字子腔的环形复合腔的波长可切换SLM TDFL。利用子腔扩大腔内纵模间隔,结合具有3个窄带通道的FP-FBG滤波器选择和压窄腔内光信号,确保腔内SLM运转,利用FBG的波长可调特性选择TDFL的输出波长。室温下泵浦源功率为2.34W时得到的3个波长间可切换的SLM激光中心波长分别为1941.48nm、1941.57nm和1941.65nm,分别具有61d B、61d B和60d B的OSNR,其阈值功率为1.68W,在连续50min的稳定性测量中,TDFL输出功率的抖动分别小于0.39d B、0.61d B和0.55d B,波长波动均小于0.01nm,小于光谱仪的最小分辨率0.05nm,同时测量验证了输出激光具有单纵模特性。
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