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《广西师范大学》 2019年
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双环形腔单频布里渊光纤激光器及其应用研究

曹雄恒  
【摘要】:基于受激布里渊散射(SBS)效应的布里渊光纤激光器,因其具有窄线宽,低阈值,高稳定性等优点,因此在光纤陀螺(BFOG)、光纤传感、相干光通信等领域有广泛的应用前景。无掺杂单频布里渊光纤激光器是布里渊光纤激光器的典型代表,其具有高相干性、线宽窄、稳定性好、波长可调谐范围大等优点,尤其适用于高频微波信号光学产生领域。本文提出一种无掺杂环形腔单频布里渊光纤激光器新结构,增加泵浦光的循环次数,从而提高激光器的光转换效率;重点对提高激光器性能和其在光生微波技术中的应用进行了实验研究。本文主要工作如下:(1)简述了课题研究的背景和意义,对布里渊光纤激光器的分类、单频布里渊光纤激光器的研究现状和应用做了概述,理论分析了单频布里渊光纤激光器的基本原理。(2)针对传统单环形腔单频布里渊激光器光转换效率低的问题,提出了一种双环形腔单频布里渊光纤激光器的方案,并通过实验研究了光耦合器的分光比以及偏振态对激光器性能的影响。实验结果表明,我们的方案具有更低的阈值,耦合器的分光比和光的偏振态对激光器性能均有一定的影响。在相同泵浦光功率的情况下,耦合器的最佳分光比为7:3,此时激光器的输出光功率最高;光的偏振态对激光器的输出功率和稳定性均有影响,偏振控制器的当第二个控制环0~o到90~o变化时,激光器的输出功率呈线性递增关系,90~o到180~o时,激光器输出功率呈线性递减关系,在90~o时输出功率最大,此时激光器的波长稳定性也最好;功率波动在0.05dBm左右的范围,比不控制光的偏振态时的稳定性提高了0.1dBm。实验还证实了,通过改变布里渊泵浦光的波长可以实现激光器的输出波长的调谐,调谐范围覆盖整个C波段。(3)实验重点对比研究了不同腔长下所提方案与传统单环形腔布里渊光纤激光器的阈值差异。结果表明,我们所提出的双环形腔结构能有效降低激光器的布里渊阈值功率。当环形腔中单模光纤(SMF)长度为2km、5km、7km和10km时,我们的方案比传统方案的布里渊阈值分别降低了9.4mW、6.2mW、6.2mW和3.1mW,双环形腔单频布里渊激光器具有更高的光转化效率。(4)利用双环形腔单频布里渊光纤激光器进行拍频,实现了稳定的微波信号产生。通过对环形腔中单模光纤(SMF)的温度控制,实现微波信号频率的可调谐。单模光纤长度为2km、5km、7km和10km时,调谐精度分别为1.13MHz/℃,1.0MHz/℃,1.03MHz/℃,调谐范围由所加温度范围决定。实验还研究了腔长和偏振态对微波信号线宽和稳定性的影响。实验结果表明,随腔长增加,微波信号的线宽逐渐展宽;环形腔中加入偏振控制器能有效减小微波信号的线宽。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN248

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