双波长单纵模窄线宽光纤激光技术研究

发布时间：2025-06-27 03:41

　　双波长单纵模光纤激光器是一种双频光纤激光器,除了具有光束质量高、振荡阈值低、转换效率高、温度稳定性好等光纤激光器的传统优点之外,还具有频差大、调谐方便等优势,可广泛应用于激光干涉测量、光纤传感、高速相干光通信和激光雷达探测等领域。尤其作为合成波绝对距离干涉测量系统的光源,为了实现长距离测量,必须保证双频激光具有足够窄的谱线宽度以获得足够长的相干长度。因此,开展双波长单纵模窄线宽光纤激光技术研究具有重要的意义。本论文设计了双波长单纵模窄线宽掺镱光纤激光器(YDFL)研究方案,即采用光纤偏振分束器并联双光纤布拉格光栅(FBG)实现双波长振荡,并利用未泵浦掺镱光纤(UPYDF)作为饱和吸收体实现单纵模选择,从而实现双波长单纵模激光振荡;在此基础上,采用光外腔弱反馈法,设计了两种不同外腔反馈结构以压窄激光线宽。论文的主要研究内容包括以下几部分:首先,概述了双波长单纵模窄线宽光纤激光器的研究现状,分析了掺镱光纤的特性和YDFL的工作原理;在分析多波长选择方法、单纵模选择方法和激光线宽压窄方法的基础上,设计了双波长单纵模窄线宽YDFL研究方案,理论计算了增益光纤的最佳长度、未泵浦掺镱光纤的最小长度和...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 双波长单纵模窄线宽光纤激光器研究现状
        1.2.1 双波长单纵模光纤激光器研究现状
        1.2.2 窄线宽光纤激光器研究现状
        1.2.3 双波长单纵模窄线宽光纤激光器研究现状
    1.3 论文主要研究内容
2 光纤激光系统理论分析
    2.1 光纤激光器的基本组成
    2.2 光纤激光器的分类
    2.3 掺杂光纤特性分析
        2.3.1 铒(Er³⁺)能级结构
        2.3.2 钕(Nd³⁺)能级结构
        2.3.3 镱(Yb³⁺)能级结构
    2.4 掺镱光纤激光器理论分析
    2.5 本章小结
3 双波长单纵模窄线宽掺镱光纤激光器方案设计
    3.1 双波长选择方法理论分析
        3.1.1 光纤滤波器法
        3.1.2 光纤干涉仪法
    3.2 单纵模选择方法理论分析
        3.2.1 短腔法
        3.2.2 FBG-FP法
        3.2.3 内嵌光纤饱和吸收体的光纤环法
    3.3 线宽压窄方法理论分析
        3.3.1 基于慢光效应压窄线宽
        3.3.2 基于光纤散射效应压窄线宽
        3.3.3 基于光外腔反馈法压窄激光线宽
    3.4 双波长单纵模窄线宽掺镱光纤激光器方案设计及仿真分析
        3.4.1 双波长单纵模掺镱光纤激光器方案设计
        3.4.2 双波长单纵模窄线宽掺镱光纤激光器方案设计
        3.4.3 双波长单纵模窄线宽掺镱光纤激光器仿真分析
    3.5 本章小结
4 双波长单纵模掺镱光纤激光器实验研究
    4.1 实验系统组成
    4.2 掺镱光纤特性测试
        4.2.1 掺镱光纤光谱特性测试
        4.2.2 确定掺镱光纤的长度
    4.3 双波长单纵模激光输出特性研究
        4.3.1 光谱特性
        4.3.2 开关特性
        4.3.3 功率特性
        4.3.4 纵模特性
        4.3.5 偏振特性
        4.3.6 波长特性
        4.3.7 线宽特性
    4.4 本章小结
5 单频窄线宽掺镱光纤激光器特性实验研究
    5.1 单频掺镱光纤激光器实验研究
        5.1.1 光谱特性
        5.1.2 功率特性
        5.1.3 模谱特性
        5.1.4 波长特性
        5.1.5 线宽特性
    5.2 单频窄线宽掺镱光纤激光器特性实验研究
        5.2.1 FBG反馈单频窄线宽掺镱光纤激光器特性实验研究
        5.2.2 耦合器分光反馈单频窄线宽掺镱光纤激光器特性实验研究
    5.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
6 总结及展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：4053749