新型波长可切换掺铒光纤环形腔激光器的研究

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波长可切换掺铒光纤激光器在光纤通信、光纤传感以及光纤测量领域有重要的潜在应用价值,同时也是未来波分复用(WDM)系统和密集波分复用(DWDM)系统的关键器件,常温下稳定且切换方便的光纤激光器具有重要的研究价值。本文主要研究并设计了两种能在常温下稳定输出的新型波长可切换掺铒光纤激光器,实现了单波长到多波长之间的自由切换。论文内容主要工作包括:  (1)在参阅大量文献的基础上,总结了国内外光纤激光器的研究背景并对其发展趋势进行了展望。介绍了光纤激光器尤其是掺铒光纤激光器的基本理论,包括掺铒光纤的特性以及几种典型的掺铒光纤激光器的谐振腔结构。  (2)概述了目前在波长可切换掺铒光纤激光器研究中应用的常温下抑制模式竞争的方法,同时简单介绍了几种波长可切换掺铒光纤激光器的切换方法。  (3)基于萨尼亚克滤波器设计了一种新型波长可切换掺铒光纤激光器,通过调整滤波器内的两个偏振控制器(PC)的不同偏振方位,得到了室温下稳定的单波长、双波长、三波长、四波长激光输出,其中多波长输出的波长间隔为1.0 nm。波长输出间隔可以通过改变滤波器内保偏光纤的长度进行调节。  (4)对两段式里奥-萨尼亚克滤波器的透射和反射输出进行了深入的理论和实验研究。发现两段式里奥-萨尼亚克滤波器不但可以实现两个波长间隔的输出而且可以实现第三种波长间隔输出,这个结论对以后这种滤波器的研究和应用具有重要的参考价值。另外我们还基于这种滤波器设计了一种新型的波长可切换掺铒光纤激光器,不但可以实现波长数的切换,而且还能实现不同波长间隔的切换。通过优化实验参数,我们得到了常温下稳定的单波长、双波长、三波长、四波长的激光输出。该激光器室温下稳定输出的原理是基于掺铒光纤深度饱和状态下诱发光谱烧孔效应使得非均匀加宽效应占主导地位,从而抑制由于均匀展宽效应引发的模式竞争来达到稳定的多波长输出。  (5)总结全文,在前期工作的基础上提出了需要进一步研究的问题,为今后的工作指明了方向。
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