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窄线宽掺铒光纤激光器的理论和实验研究

田鹏飞  
【摘要】:窄线宽激光器在高精度光谱以及远距离传输方面有着很广的应用,同时又是长腔M-Z干涉仪传感器所必须的光源。本文就影响光纤激光器线宽的主要因素及其特性进行理论和实验研究,主要工作体现在: 1.提出了一种新型的环形腔掺铒光纤激光器的结构模型,使用FBG F-P标准具和FBG Sagnac环作为两边的腔镜来提供正反馈和模式选择,结构由于大大改善了两边腔镜的透射和滤波性能,易于实现单纵模窄线宽的激光输出。 2.从耦合模方程出发,导出了FBG F-P标准具和FBG Sagnac环的透射谱表达式,仿真分析了其透射谱特性并进行了参数优化。 3.选择FBG Sagnac环光滤波器和FBG F-P标准具的最优化参数,从激光器的速率方程和传播方程出发,求解出了激光器的阈值功率,输出功率的解析表达式。结合优化的腔长,仿真分析了单纵模窄线宽光纤激光器的输出特性。 4.建立了掺铒光纤激光器的实验系统。使用6.5m长的D型掺铒光纤,抽运阈值功率15mw,斜率效率32%,边模抑制比大于50dB,线宽小于0.1nm,波长漂移范围小于0.01nm的窄线宽单纵模激光输出。


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