多波长掺铒光纤激光器宽带自发辐射光源强度相关损耗非线性光纤环镜博士论文

1、多波长掺铒光纤激光器及宽带光源的理论和实验研究物理电子学， 2010， 博士【摘要】 因为在光纤通信、光纤传感、光学检测、微波光子学及光谱分析等领域具有广泛的应用前景,多波长掺铒光纤激光器成为近年来研究的热点。然而,在室温条件下掺铒光纤具有均匀展宽特性,会引起强烈的模式竞争,无法得到稳定的多波长激射。为了克服这一技术壁垒,各国的科学家先后提出了多种抑制模式竞争的方法。强度相关损耗效应是近几年来提出的一种获得室温稳定多波长掺铒光纤激光器的有效手段。这项技术通过在谐振腔内插入或构造具有强度相关损耗输出特性的光学元件或结构来抑制模式竞争,比如能量非对称型的非线性光纤环镜(基于自相位调制效应)或偏振控

2、制器-单模光纤-偏振控制器-光纤起偏器的结构(基于非线性偏振旋转效应)。此类激光器具有输出波长数目及信号频谱位置可调谐、输出波长数目多、功率平坦性及稳定性强等优点,因而引起了研究者广泛的关注。然而目前对此类激光器的研究主要集中在实验方面,对波长数目及频谱可调谐的原因及物理过程还没有形成统一的认识,更没有研究此类激光器理论模型。为了弥补这一领域的空白,本文采用理论结合实验的方法对此类激光器进行了研究,具体研究内容如下:首先本文提出了一种新型的基于强度相关损耗特性的多波长掺铒光纤激光器. 更多还原【Abstract】 Multiwavelength erbium-doped fiber

3、lasers aroused extensive attention in the passed two decades, due to their potential applications in optical fiber communication system, fiber sensors, optical detection, microwave photonics, optical spectrum analysis and so on. However, the erbium-doped fiber is a homogeneous broadening medium at r

4、oom temperature, which leads to fierce mode competition and makes it different to obtain stable lasing. Various techniques have been proposed to deal with the critic. 更多还原 【关键词】 多波长掺铒光纤激光器； 宽带自发辐射光源； 强度相关损耗； 非线性光纤环镜； 【Key words】 multiwavelength erbium-doped fiber laser； broadband amplified spon

5、taneous emission source； intensity-dependent loss； nonlinear optical loop mirror； 摘要 3-5 Abstract 5-6 第1章 绪论 12-27 1.1 研究背景及意义 12-13 1.2 多波长光纤激光器国内外发展现状 13-23 1.2.1 基于移频反馈技术的多波长产生机制 13-15 1.2.2 基于四波混频技术的多波长产生机制 15-17 1.2.3 基于受激布里渊散射的多波长产生机制 17-18 1.2.4 基于腔内损耗调制效应的多波长产生机制 18-19 1.2.5 基于偏振烧孔效应的多波长产生机制

6、 19-21 1.2.6 基于强度相关损耗的多波长产生机制 21-23 1.3 多波长掺铒光纤激光器研究中的主要问题 23-25 1.4 本文的主要研究内容 25-27 第2章 掺铒光纤及非线性光纤环镜的模型建立 27-44 2.1 引言 27 2.2 铒离子的光谱性质 27-31 2.3 掺铒光纤的稳态均匀展宽模型 31-36 2.3.1 掺铒光纤的三能级模型推导 31-34 2.3.2 三能级模型的简化 34-36 2.4 能量对称型非线性光线环镜的理论模型 36-43 2.4.1 非线性光纤环镜的构成 36-38 2.4.2 基于非线性偏振旋转的NOLM透射率的推导 38-43 2.5

7、本章小结 43-44 第3章 多波长掺铒光纤激光器的实验研究 44-56 3.1 引言 44 3.2 原理 44-50 3.2.1 输出偏振稳定条件分析 45-48 3.2.2 强度相关损耗特性分析 48-50 3.3 实验装置及结果 50-52 3.4 波长数目及频谱位置控制的研究 52-55 3.5 本章小结 55-56 第4章 多波长掺铒光纤激光器的理论研究 56-72 4.1 引言 56 4.2 基于能量对称的NOLM的MWEDFL的物理模型 56-65 4.2.1 模型的运转 57-61 4.2.2 非均匀损耗对多波长输出性能的影响 61-63 4.2.3 均匀损耗对多波长输出性能的影响 63-65 4.3 系统输出特性的优化研究 65-71 4.3.1 QWP转动角度对多波长输出性能的影响 65-67 4.3.2 NOLM长度对多波长输出性能的影响 67-70 4.3.3 输出波长数目及频谱位置的控制 70-71 4.4 本章小结 71-72 第5章 利用泵浦强度变化控制的输出多波长数目的研究 72-81 5.1 引言 72-74 5.2 原理及实验 74-76 5.3 理论研究 76-80 5.4 本章小结 80-81 第6章 线性腔多波长掺铒光纤激光器的研究 81-92 6.1 引言 81-83 6.2 实验及原理 83-85 6.3 结果及讨论 85-91 6