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《北京交通大学》 2011年
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单频光纤激光器谐振腔的研究

孙倩  
【摘要】:作为光纤激光器的研究方向之一,单频光纤激光器以窄线宽单频输出、相干性好等优点在数据存储、光纤传感、高精度光谱分析和相干光通信等多个领域具有广泛的应用前景。 在光纤激光器的基本结构中,谐振腔的特性对于单频输出起着至关重要的作用。本文重点对单频激光器的模式选择器件光纤Bragg光栅(FBG:Fiber Bragg Grating)以及谐振腔结构进行了理论分析和仿真,主要的研究内容和成果如下: 1.从激光产生的条件出发,得到了光纤激光器的基本结构;对其工作原理进行了深入地说明,并分析了各组成部分所发挥的作用;详细介绍了激光器的模式选择原理,据此提出了实现单频输出常见的方法以及常用的谐振腔结构,并对其优缺点加以分析。 2.从光纤的光敏性出发,简单介绍了光纤光栅的各种不同的写入方法以及分类。由经典的耦合模理论对FBG的耦合模方程进行了推导和归纳,得到其反射特性;针对不同的参数对峰值反射率以及反射带宽的影响进行了仿真,并得出了相应的结论。在此基础上,对由高反射镜构成的普通的Fabry-Perot (F-P)腔和FBG构成的F-P腔分别进行了仿真和分析,并加以比较。通过和普通的F-P腔对比发现,FBG本身存在一个有效长度,可充当有效腔长的一部分;FBG型F-P腔具有更加精细的模式选择特性,在保证峰值反射率不变的情况下,通过选取适当的腔长和光栅长度即可实现单频输出。 3.在实验室环境下,采用相位掩模技术成功地在单模光纤的纤芯中写入了FBG。通过光谱仪对其透射谱进行观察,最终证明此FBG优良的性能使其能够应用于单频光纤激光器中。 4.从Er3+-Yb3+离子对的能级系统出发,详细分析了Er3+-Yb3+共掺光纤的特性;采用FBG型F-P腔结构作为谐振腔,结合速率方程建立了Er3+-Yb3+共掺光纤激光器的系统模型;根据此模型对Er3+-Yb3+共掺光纤激光器进行了仿真以及进一步分析,得到不同的激光器参数对其输出特性的影响。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN248

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【参考文献】
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