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基于Er/Yb双包层保偏光纤的多波长锁模光纤激光器研究

叶雯  
【摘要】:在通信领域飞速发展的今天,多波长激光光源和短脉冲激光光源成为人们研究的热点。多波长光纤激光器由于其简单的结构、低廉的价格以及容易与光纤连接等优点被广泛应用于光纤传感、光学测量、光谱分析、波分复用光纤通信系统等方面。短脉冲光纤激光器由于其较窄的脉冲宽度、较高的峰值功率被广泛应用于生物化学领域、计算机领域、通信领域、精细加工领域等。短脉冲激光如果能产生宽带光谱或者宽带多波长光谱又将有很多潜在的应用,例如光纤色散测量、波分复用技术、光传感和信号处理技术等。 本文主要开展了对基于Er/Yb共掺双包层保偏光纤的多波长光纤激光器和基于Er/Yb共掺双包层保偏光纤的锁模光纤激光器的实验研究,并对所研制的锁模光纤激光器进行激光放大,获得功率相对较高的基于Er/Yb共掺双包层保偏光纤的MOPA型锁模光纤激光器。 首先,我们对sagnac干涉环结构进行了数值模拟分析,从理论上证明了sagnac干涉环产生多波长的原理和可行性,在此基础上,我们用普通的双包层掺铒光纤和Er/Yb共掺的双包层保偏光纤进行实验研究,自行研制出基于八字型腔结构的、中心波长为1612nm、波长间隔为3.3nm(±0.2nm)的稳定的多波长光纤激光器。 其次,通过对以上多波长光纤激光器的实验装置略作调整,获得了可工作在调Q锁模和连续锁模两种工作状态的锁模光纤激光器,调Q锁模的重复频率随着泵浦功率和偏振控制器位置的改变而改变,脉冲宽带随着泵浦功率的增加而减小。当激光器处于连续锁模工作状态的时候,在腔内选择不同色散的光纤可以得到不同的宽带锁模激光光谱:选择普通单模光纤时,我们得到了等间隔多波长梳宽带锁模光谱;选择零色散点在1600nm的光纤时,我们得到了被展宽的平坦的宽带锁模光谱。实验所得激光脉冲为纳秒量级的矩形脉冲,其脉冲宽度随着泵浦功率和腔长的增加而增大,并且当泵浦功率增加到一定值时,我们还得到了矩形脉冲组激光输出,脉冲组内脉冲数量随着泵浦功率的增加略有所增加,脉冲间隔相等亦或不等。 最后我们用基于Er/Yb共掺双包层保偏光纤的锁模光纤激光器作为种子源,当该激光器工作在矩形脉冲锁模状态和矩形脉冲束锁模状态下时,分别对其进行一级和二级激光放大,获得了平均功率为592mW和668mW的线偏振激光输出,放大前后,脉冲的形状和宽度保持不变。


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