梁丽萍[1]2001年在《F-P腔及DFB结构掺Yb～(3+)光纤激光器研究》文中研究说明掺Yb光纤激光器具有宽吸收谱、宽增益带和调谐范围，且上 能级寿命长，泵浦效率高，适合于性能成熟的LD泵浦等。再加之 作为光纤激光器所具有的低阈值、高增益、连续输出特性，以及小 体积、便携式、集成化特点和可灵活弯曲的光波导结构等特性，使 掺Yb光纤激光器具有广阔的发展前景 本文第一章介绍了光纤激光器的基本结构及特性。由于光纤 光栅是光纤激光器件中的重要元件，第一章也详细介绍了光纤光栅 的特性及制作方法。 第二章研究分析了光纤光栅分布反馈(distributed－feedback── DFB）结构光纤激光器的模谱及阈值特性，并首次推导了能同时描 述光纤光栅均匀DFB结构及光纤光栅相移DFB光纤激光器阈值的 公式。 第叁章研究了自由运行条件下，掺Yb光纤F-P腔光纤激光器 的特性。研究表明，由于掺Yb光纤具有宽增益谱特性，驻波腔结 构导致的增益空间烧孔效应很容易在掺Yb光纤激光器中引起多波 长振荡。最多时，能观察到叁波长激光振荡，相邻波长间距为10nm。 l 当腔内有光纤光栅作滤波元件时，增益空间烧孔效应将在光纤 光栅反射带宽范围内导致多波长振荡。在第四章，掺Yb光纤F-P 腔激光器中使用了光纤光栅。增益空间烧孔效应导致间距为约 0．15nm的多波长振荡。 在55．2中，推导了描述掺Yb光纤可饱和吸收效应的公式。理 论研究表明，信号激光越强所遭遇到的可饱和吸收系数越小。首次 从理论中发现准四能级介质对信号激光的可饱和吸收系数与温度有 关，随着温度升高，可饱和吸收系数增大。首次通过实验定性地证 明了以上结论。在95．2描述了以上实验及结果。 由于单纵模激光在许多领域有重要应用，我们对掺Yb光纤单纵 模激光器进行了深入研究。 在驻波腔结构中，未泵浦掺Yb光纤中存在可饱和吸收空间烧 孔效应。该效应则有利于补偿增益空间烧孔效应，并有利于获得单 纵摸激光输出。首先，采用FI腔结构，利用一段长度为Zm，浓 度较高的掺Yb光纤，由于上述效应而获得了smw单纵模激光输 出。在以上实验中，单纵模出现的几率与泵浦功率大小有关。当 泵浦功率超阈度适中时，单纵模出现的几率最大。光纤长度也会影 响单纵模出现的几率。 用 193urn准分子激光，采用相位掩模法，在掺 Yb光纤中直接 刻写光栅，获得了 DFB掺 Yb光纤激光器。在 9 7．l中，当泵浦功 率在阈值附近时，均匀DFB光纤激光器实现了单纵模运行。 ＞ 2／“ 由于了相移DFB光纤激光器具有良好的单纵模运行稳定性。 我们制作了相移近似了的DFB掺Yb光纤激光器。利用这一结构我 们获得了较为稳定的1053urn单纵模激光输出。激光输出功率约 linW o
汪园香[2]2009年在《脉冲型双包层掺镱光纤激光器及相关器件的研究》文中指出光纤光栅是利用光纤材料的光敏性,使纤芯折射率发生周期性改变而形成空间相位光栅的一种光纤光子器件。它具有体积小、波长选择性好、极化不敏感、带宽范围大、易于与光纤系统连接、附加损耗小、器件微型化等优点,而且它的谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化敏感,因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。另一方面,高功率脉冲光纤激光器因其具有高光束质量、高转换效率、极好的散热性、紧凑的结构、极好的抗震性等优点也逐渐成为激光器领域的研究热点,被越来越多地应用于精密机械加工、激光雷达与武器、激光医疗和非线性光频转换等领域。本论文主要内容是研究高功率的脉冲光纤激光器并研制与之相关的各类光纤光栅。本文主要包括四个部分内容:基于MOPA结构线偏振脉冲光纤放大器研究、声光调Q线偏振光纤激光器研究、光纤光栅研究以及基于少数模光纤光栅的双波长光纤激光器研究。研制了两种基于MOPA结构的以大模场面积双包层掺镱光纤为增益介质的高功率线偏振脉冲光纤激光器。一种采用Nd:GdVO_4声光调Q固体激光器作为种子源,经过一级放大,在重复频率40kHz、泵浦功率30.4W时,获得了平均功率20W、偏振抑制比大于14dB的线偏振脉冲激光输出。种子源的光谱线宽较窄,在光纤中的SBS等非线性效应的阈值较小,因此在大功率放大过程中产生了较严重的SBS等非线性效应。另一种以全光纤型声光调Q光纤激光器为种子源,同样经过一级放大,在34.8W泵浦功率下,最终获得了平均功率23.5W、偏振抑制比大于10dB的线偏振单模脉冲激光输出。全光纤型声光调Q光纤激光器具有较高功率和较大的光谱宽度,有效地增加SBS等非线性效应的阈值,在实验中没有观察到严重的非线性现象。研制了采用传统法布里-珀罗腔结构的声光调Q线偏振光纤激光器,以Liekki公司生产的熊猫保偏型大模场面积双包层掺镱光纤作为增益介质,获得了脉冲宽度33ns、功率10.5W的稳定线偏振脉冲输出。同时从理论上分析了增益光纤长度、泵浦功率、输出镜透射率等因素对激光器输出脉冲波形和输出功率的影响。自行研制了增加光纤光敏性的高压载氢装置,采用相位掩模板法制作了基于单模通信光纤、高锗单模光纤、硼锗共掺单模光纤、掺铒单模光纤、高掺锗多模光纤等的各种单模光纤布拉格光栅和多模光纤布拉格光栅、偏振光纤布拉格光栅和基于光纤布拉格光栅的法布里-珀罗腔。采用自行研制的基于普通单模通信光纤的少数模光纤布拉格光栅为谐振腔高反镜、Nufern公司生产的掺镱双包层光纤为增益介质,研制了全光纤激光器,得到了在高功率泵浦下稳定的双波长输出,输出功率可达5.67W,光束质量因子M~2值为1.9,输出波长为1059.12nm和1060.80nm,信噪比可分别达到55dB和53dB。
唐健峰[3]2015年在《线型腔光纤激光器线宽压窄技术研究》文中进行了进一步梳理线型腔光纤激光器以其体积小、模式稳定、易于复用等优点在光纤通信、光纤传感器等领域受到广泛关注。与环形腔结构相比,线型腔激光器光谱宽度大,不容易达到k Hz以下,在非等臂干涉系统中将引入较大相位噪声。本文针对这一背景,对压窄线型腔激光器线宽、降低相位噪声的方法进行研究。从理论上分析了激光器线宽与谐振腔结构参数的关系,揭示了线型腔激光器线宽与光栅特性、谐振腔光子寿命、腔内损耗等多个因素内在联系。针对线型腔光纤激光器用切趾光栅、虚拟折迭腔和自注入式复合腔技术展开理论和实验研究。论文的主要研究成果如下:1.对线型腔光纤激光器用切趾光栅进行了理论和实验研究。实验搭建了辛格型变迹切趾光栅制作系统,成功实现了切趾光纤的刻写,实验获得了反射率99.999%的超高反射率光栅。2.针对线型腔光纤激光器对两端光栅波长一致性的要求,提出了额外曝光方法,实现了光纤光栅波长的精确控制,刻写波长与理想波长误差控制在0.05nm以内。3.对虚拟折迭腔光纤激光器技术进行了研究。理论分析了虚拟折迭腔弱化空间烧孔、延长光子寿命、压缩线宽的机理;实验制作了虚拟折迭腔光纤激光器,解决了快慢轴相对的保偏光栅对和光纤四分之一波片两个关键器件的实验室制作难题,制作了虚拟折迭腔光纤激光器,从实验上验证了该结构对于抑制偏振烧孔、提高谐振腔光子寿命的效果。4.对自注入式复合腔技术进行了研究。通过合理选择外腔长度和结构,使用1m臂差干涉仪测试相位噪声降低10dB/Hz~(1/2),线宽实现压窄。
孙学慧[4]2008年在《单纵模光纤激光器及其线宽的测量》文中进行了进一步梳理窄线宽光纤激光器是光纤激光器发展的一个主要方向,以其窄线宽、低噪声等优点广泛应用于光纤通信、光纤传感、光纤遥感等技术领域。本文设计的单纵模光纤激光器采用光敏掺铒光纤作为增益介质,980nm半导体激光器作为泵浦源,并采用短直腔结构,谐振腔的长度为5cm,两个高反射率的光纤光栅作为腔镜,两光栅的长度分别为4cm、3cm,实现了中心波长在1550nm附近的单频激光输出。并利用零拍测量法对激光器输出激光的线宽进行了测量。本文的主要工作成果:(1)本文从理论出发研究光纤激光器,并制作了单纵模光纤激光器。从实验着手对自制单纵模光纤激光器的性能进行了评测,尤其是对单纵模激光器的动态特性进行了分析。(2)测量激光输出线宽的方法很多,本文系统地分析了多种测量激光线宽的方法,并比较各种方法的优缺点。结合实验室现有的实验条件,采用光纤延时零拍测量法测量窄线宽激光,并利用该方法对单纵模光纤激光器的输出线宽进行了测量。由于实验室没有频谱仪,采用此测量方法的最大困难就是如何检测拍频。因此,本文的一项重要工作就是找到一种方法来代替频谱仪实现频谱测量。那就是先用采集卡采集数据,然后把采集的数据储存起来,最后交给电脑把储存的数据经FFT变化到频域上显示出来。从某种意义上实现了“虚拟频谱仪”的想法。与频谱仪相比,它的功能还是非常有限的。首先,受限于采样率的大小,它的测量范围很小;其次,受限于计算机的处理速度,它不能够实现实时测量。尽管如此,最后得出的实验结果仍在理想范围之内。在一定的条件下,该方法是可以对单纵模光纤激光器的输出线宽进行测量的。
王飞[5]2010年在《半导体光放大器的光网络若干关键功能中的应用研究》文中指出本文围绕半导体光放大器(SOA)在光网络中的光源、光交换节点、微波和光纤融合等叁个关键功能中的应用展开研究,内容包括各种光纤环形激光器、全光时钟恢复技术、全光超宽带信号产生和调制技术等。概括全文,我们的研究成果和贡献主要包括以下几个方面：(1)提出并数值研究了一种使用强度调制器的损耗调制和SOA的非线性偏振旋转(NPR)效应的主、被动锁模光纤环形激光器；提出并实验研究了一种基于SOA的增益损耗调制和单端SOA的NPR效应的主、被动锁模光纤环形激光器；提出并实验研究了一种使用色散补偿光纤和光纤延时干涉仪的波长可切换的锁模光纤环形激光器,仅通过调节可调光延时线即可实现11个波长的依次切换。(2)提出并实验研究了一种使用SOA和法布里-珀罗半导体光放大器(FP-SOA)的L波段波长可调谐多波长锁模光纤激光器,可同时产生锁定在10 GHz的19个振荡波长,并且振荡波长带宽和信道间隔可以方便地调谐；提出并实验研究了一种包含两个SOA和一个双通马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的多波长连续波光纤环形激光器,实现了稳定的82个波长同步振荡,在同等条件下比使用传统MZI的激光器产生的波长梳数目提高12个；提出并实验研究了一种包含双通MZI的波长可调谐、可切换的单纵模双波长掺铒光纤激光器,使用双通MZI提高了梳状滤波器的消光比,有效抑制模式竞争,并且可通过改变光纤跳线,实现激光器输出波长的切换。(3)提出并实验研究了使用保偏光纤环镜滤波器和一个SOA锁模光纤环形激光器实现20Gbit/s非归零-差分相移键控(NRZ-DPSK)数据的波长可调谐全光时钟恢复；提出并实验研究了使用基于单端SOA的NPR效应的锁模光纤环形激光器的全光时钟恢复机制,通过调整偏振控制器,可以使其工作在类似于饱和透射体的工作状态,实现脉冲振幅均衡的时钟输出。(4)提出并实验研究了一种基于多量子阱(MQW) FP-SOA主动滤波器和非线性偏振开关(SNPS)的单波长和多波长归零(RZ)数据全光时钟恢复的新方法；提出并实验研究了使用MQW FP-SOA主动滤波器和SNPS从NRZ和NRZ-DPSK调制格式数据中直接提取时钟,不需要增加任何额外的器件来进行数据格式转换或预处理；通过数值计算揭示了时钟脉冲振幅均衡度和FP-SOA端面反射率的关系,并实验研究了使用具有适当端面反射率的单个MQW FP-SOA从输入的单波长和多波长RZ调制格式数据中实现全光时钟恢复。(5)提出并实验研究了基于单个偏振干涉仪(PI)的光子超宽带脉冲产生方案,将暗RZ信号输入到单个PI中,通过调整PC,可获得一对极性相反的超宽带monocycle脉冲和一个超宽带doublet脉冲；提出并实验研究了使用SOA级联一个PI的光子超宽带高斯脉冲的产生和全光调制方案。通过调整偏振控制器,正、负极性的超宽带monocycle和doublet脉冲可全部获得。利用SOA-XGM效应和PI的微分功能,可实现超宽带信号的脉冲形状调制；提出并实验研究了一种基于SOA级联DWDM的光子超宽带产生和全光调制方案。改变探测光波长可产生正、负极性的超宽带monocycle和doublet高斯脉冲,可实现了多通道UWB信号产生和二进制相位编码的UWB信号产生。如果控制光信号本身包含信息,还可实现超宽带信号的脉冲幅度调制。
纪帆[6]2008年在《高功率激光器前端系统关键物理问题与关键技术研究》文中研究指明本论文是在国家重大专项和国家自然科学基金《宽带掺镱光纤放大器噪声特性研究》的研究背景下进行的。作为我国目前功率最高、能量最大、最先进的激光驱动器的前端,其主要设计功能是为后续系统提供数个已初步整形并具有一定能量(mJ)、一定带宽、高信噪比和高光束质量的激光脉冲。目前围绕主要技术—脉冲整形,存在堆积整形和单频连续激光调制整形两套技术方案。作为一种新型的前端系统,对高功率激光器前端系统关键物理问题进行研究和计算机模拟可以为前端系统的研制提供重要的指导意见。同时可以结合本实验室长期从事光纤器件研究的优势,为前端系统提供稳定振荡器等关键器件作为种子光源。本文的主要成果有:1.前端系统要求有很好的激光脉冲整形能力,本文对正式前端的脉冲堆积整形技术进行分析,建立脉冲堆积整形的理论模型,提出使用延时一位相选择区间的方法对堆积平滑效果进行研究,通过理论模拟分析不同路数堆积平滑区间的变化,建议堆积中各路延迟应选择在一倍脉冲半高全宽左右,该结论已经应用于前端系统的建设之中并取得良好效果。啁啾脉冲堆积减小了对光程控制的要求,而且脉冲具有扫频特性,给光谱束匀滑(SSD)技术的实现带来极大的便利,是一种比较优秀的脉冲堆积技术方案。本文深入研究了相干和非相干堆积中延时误差对堆积效果的影响,提出通过选择特定堆积子脉冲形状减小堆积脉冲起伏对延时误差敏感性的方案。提出采用法拉第镜来进行补偿脉冲堆积过程中各路光的偏振差异的方案,通过琼斯矩阵法对脉冲延迟传输过程进行计算,并且在实验上验证了计算结果。2.前端系统需要对脉冲在各个子系统中产生传输行为进行详细了解,文章分析了脉冲在光路中传输的行为,研究了脉冲啁啾和宽度经过滤波及长距离传输的变化情况,分析了这种变化会对堆积脉冲产生的影响。通过理论分析得到了堆积后内部细节起伏和啁啾量的关系,证明了现有的啁啾脉冲堆积技术方案中由各个子脉冲啁啾造成的整形脉冲细节起伏其间隔小于10ps,而应用对这种很快的脉冲起伏并不敏感。同时结合几种非线性效应(受激布里渊散射、受激拉曼散射、四波混频、自相位调制等)的产生机理,使用实际参数计算阈值,并且提出使用啁啾脉冲放大或光子晶体放大器避免这些非线性效应的方案。3.在激光驱动器前端系统中,需要稳定高能的1053nm超短脉冲作为堆积子脉冲,我们进行基于半导体可饱和吸收体(SESAM)锁模激光器的实验,这种高稳定性、具有50MHz高重复频率、高能量、低噪声、特定中心波长超短脉冲激光器已经投入前端作为种子源之用。在后续的实验中,还以其为源研究了啁啾脉冲放大器,即用啁啾光纤光栅对超短脉冲先展宽放大再压缩,不仅能较好避免峰值功率过大带来的非线性效应,还能获得最大有效能量提取的能量密度。在该放大系统中研究了锁模激光通过啁啾放大后光谱和放大特性的改变情况。同时,我们研制了基于非线性偏振旋转(NPR)效应的被动锁模掺镱激光器,结合掺镱光纤增益谱宽的特点,通过优化腔结构,得到了一种超宽带锁模激光器,3-dB光谱宽度超过80nm,光谱范围超过200nm。据我们所知,它具有同类激光器中最宽的光谱。该激光经过腔外压缩预计可以产生几十fs量级的超短脉冲序列。4.针对单频激光调制滤波整形方案中出现的脉冲顶部起伏,提出滤波导致高频分量缺失是产生脉冲顶部高频起伏的根本原因,而滤波中心波长偏离激光中心波长导致在实验上观察到明显的起伏。通过数值模拟给出了不同滤波波形对脉冲高频起伏的影响,并给出滤波带宽、中心波长偏差和顶部起伏大小的关系,提出减小起伏的优化方法。在该备用前端系统中,需要稳定、低噪声的连续光激光器作为光源。本文利用自行刻写的分布反馈布拉格光栅,研制了相移单频光纤激光器,具有线宽窄、信噪比、功率稳定性高等特点,它的光谱信噪比超过70dB,能量达到10mW以上,非常适合作为备用前端系统的种子光源。5.结合高稳定性1.0μm锁模激光器的研制,我们对叁种通讯波段的SESAM锁模激光器进行研究。这叁种激光器都采用FP腔结构,SESAM作为锁模元件和一个腔镜,另一个腔镜分别为带宽0.2nm左右的FBG、线性采样啁啾光纤光栅和光纤环镜。其功能各描述如下:一为研究谐波锁模和调Q锁模机理,以避免其发生;其二为同时使用采样啁啾光栅达到改变腔内色散和产生多波长锁模目的;最后一种激光器通过控制光纤环镜中偏振控制器的状念来改变激光器工作波长,实现波长可调的宽带锁模激光输出。这叁种激光器的研制成功对研究SESAM被动锁模激光器中重要物理现象成因、密集波分复用、超连续光的产生等方面有积极重要意义。通过前端系统的实验结果表明本文理论分析正确,能够很好地指导实验工作。本文中研制的光纤激光器件,已经很好应用于前端系统,充分满足前端的需求。本文创新点:1.分别基于SESAM和NPR效应研制被动锁模激光器,通过引腔型优化,得到脉冲稳定、光谱平坦的锁模脉冲序列。其中基于SESAM的锁模激光器具有高稳定性、高重复频率的特点,可以满足高功率激光前端系统对种子源的要求,也可作为CPA系统的振荡器。基于NPR效应的锁模激光器,据我们所知,具有同类激光器中最宽的光谱。同时将SESAM锁模技术扩展到通讯波段,使用简单结构研制了多波长锁模激光器和波长可变锁模激光器。2.全面分析了脉冲在前端光路中传输、滤波和堆积的行为,证明了现有的啁啾脉冲堆积技术方案可以应用于后续实验当中。对脉冲堆积方案,应用延时和相位变量分离方法进行分析,并使用参数选择区间确定相干和啁啾脉冲堆积延迟范围。提出了在工程上切实可行的堆积脉冲控制方案。3.对调制整形方案中窄带滤波导致脉冲幅度起伏原因进行了分析,系统研究了调制方案中不同滤波器和滤波带宽对顶部起伏的影响,提出减小起伏的滤波器选择优化方法。
佚名[7]2004年在《光电子技术》文中认为TNZ ZUU4UJUU匕4一种少投影光学层析新算法及其应用/万雄,(21何兴道,(2}高益庆(南京航空航天大学){,光学学报.一2003,23(12).一1433-1438研究少投影数情况下等离子体温度场重建问题.结合光学层析重建算法及等离子体光谱诊断
参考文献：
[1]. F-P腔及DFB结构掺Yb～(3+)光纤激光器研究[D]. 梁丽萍. 广西大学. 2001
[2]. 脉冲型双包层掺镱光纤激光器及相关器件的研究[D]. 汪园香. 浙江大学. 2009
[3]. 线型腔光纤激光器线宽压窄技术研究[D]. 唐健峰. 国防科学技术大学. 2015
[4]. 单纵模光纤激光器及其线宽的测量[D]. 孙学慧. 北京交通大学. 2008
[5]. 半导体光放大器的光网络若干关键功能中的应用研究[D]. 王飞. 华中科技大学. 2010
[6]. 高功率激光器前端系统关键物理问题与关键技术研究[D]. 纪帆. 中国科学技术大学. 2008
[7]. 光电子技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2004
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