声光可调谐环形掺铒光纤激光器

【摘要】： 可调谐掺铒光纤激光器(EDFL)作为一种新型激光源,是目前国际上研究的热点。EDFL的激射波长处在光通信1550nm波段,与光纤通信系统完全兼容,并且具有泵浦效率高、插入损耗低以及支持动态波长分配、提高网络灵活性等优点,在光通信系统、光纤传感、现代光谱技术等诸多领域有着重要的应用价值。本文研究的声光可调谐EDFL采用声光可调谐滤波器(AOTF)为调谐元件,具有调谐范围宽(覆盖整个C波段),调谐速度快(达微秒量级)且调谐方便(无机械调谐)等优点。 论文首先介绍了可调谐EDFL的发展背景及其研究现状。接下来,阐述了声光可调谐EDFL的关键器件——AOTF的滤波原理,推导了多级级联滤波的转换特性表达式,给出了两级和三级AOTF的滤波特性曲线,计算了它们的旁瓣高度。为了抑制滤波器的旁瓣高度,研究了多个单级AOTF的级联,进行了两级滤波的实验,得到的旁瓣高度为-19dB左右。在两级滤波实验的基础上,再级联入一支AOTF,从而构成三级滤波器,并对其滤波特性进行了实验,测得旁瓣高-27dB左右,而且带宽的压窄效果也非常好。 详细分析了偏振无关的准共线型AOTF的频移补偿特性,设计了声光可调谐的环形EDFL。采用掺铒光纤的均匀展宽三能级系统理论模型,分析了该激光器的工作原理,并对其输出特性进行了数值模拟。利用偏振无关的准共线型AOTF,进行了可调谐环形EDFL的实验,获得了宽达38nm(1524.7-1562.4nm)的连续可调谐激光输出,得出该激光器实现了频移补偿。 最后,研究了增加AOTF滤波带宽的方法,提出了双宽带叉指AOTF的结构,并对其应用于声光光谱仪的可行性进行了分析讨论。 本课题得到国家自然科学基金项目“基于集成AOTF的宽带可调谐的单频光纤激光器的研究”,以及天津市科技攻关重点项目“与偏振无关的多级波导声光可调谐滤波器(IAOTF)技术研究”的支持。