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双波长环形腔掺铒光纤激光器的研究

耿雪萍  
【摘要】: 多波长激光器可以同时为多个信道提供所需光源,使发射端的设计更为紧凑、经济,因而在密集波分复用系统、激光测距、光谱分析和光纤传感等领域有极大的应用价值。近年来,多波长光纤激光器成为激光器研究的热点之一。 本文结合E_r~(3+)离子的吸收及发射特性,建立了考虑自发辐射的双波长环形腔掺铒光纤激光器稳态速率方程模型,并数值模拟了泵浦光功率、上能级粒子数密度、阈值泵浦功率、可变衰减器衰减量对双波长环形腔掺铒光纤激光器输出特性的影响,得到了一些有用的结论。分析结果表明:以光纤布拉格光栅作为选模元件,其峰值波长和峰值反射率决定了激光器输出端的激射输出。由于两个光纤光栅所构成的环路损耗不一致,因此只有通过调整插在它们之间的可变衰减器的衰减量,来平衡谐振腔内两信号光的增益和损耗,才能够在激光器输出端得到稳定的单波长或者双波长激光输出。所得出的结论为设计多波长掺铒光纤激光器提供了理论依据。 针对双波长环形腔掺铒光纤激光器的结构模型,本文在Optisystem光通信仿真设计软件平台上搭建了双波长环形腔掺铒光纤激光器的仿真模块模型。通过在仿真软件的仿真环境中选取仿真模型所用器件,并根据所选用器件的特性和仿真环境要求对器件进行参数设置,仿真结果通过仿真软件中光谱分析仪(OSA)模块观察得到。仿真结果表明:光衰减器模块是控制整个环形腔掺铒光纤激光器输出的关键器件。通过调节光衰减器的衰减量,使得环形腔内两信号光相互抑制、相互均衡,实现稳定单波长、双波长输出。仿真结果充分验证了理论模型的分析过程和数值模拟结果。


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