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超窄线宽光纤环形腔激光器跳模研究

作　者: 马明祥
导　师: 杨华勇；胡正良
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤激光器 模式跳变 跳模检测 跳模机理 超窄线宽
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随机跳模现象降低了超窄线宽掺铒光纤环形腔激光器(UNLW-EDFRL)的稳定性,从而制约着这一具有高相干、快速调谐及低噪声等优良特性的光源进一步走向实用。为满足军事和航天等高可靠系统的需求,探索高相干光源随机跳模的抑制方案具有迫切的现实意义。本文对UNLW-EDFRL随机跳模现象进行了深入的理论和实验研究,得到了典型的跳模规律和基本的跳模机理,为进一步探明跳模机理和推动跳模抑制技术的发展奠定了基础。论文的主要研究内容和成果如下:1.建立了掺铒光纤环形腔激光器双模瞬态跳模模型,对基于损耗突变和缓变触发跳模的机理进行仿真,为跳模导致输出功率突变和相对强度噪声增大两种情况寻找到理论解释。2.对激光器压缩线宽的核心器件饱和吸收体光栅(SAG)的稳态特性进行了仿真,结果表明SAG具有超窄带滤波特性,起到抑制跳模的作用,而过强的信号光会破坏SAG,这是导致强抽运下跳模频率增大的主要原因。3.在分析跳模对激光器典型性能影响的基础上,对F-P干涉仪、强度检测法、干涉仪相干度法、PGC相位解调法及相位工作点法测量跳模参量进行了实验研究,明确了每种方法的测量范围,为跳模规律测量和跳模机理分析提供了技术保证。4.设计并搭建了三路同步跳模检测系统,对抽运功率、腔长调制对激光器跳模性能的影响进行了深入的实验研究。首次测量了由抽运功率和腔长调制电压标定的表征光纤激光器跳模特性的跳模地图,为进一步分析跳模机理获得了重要的理论数据。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 激光器跳模的基本问题  12-15
  1.3 激光器跳模的研究进展  15-19
    1.3.1 半导体激光器跳模的研究进展  15-17
    1.3.2 光纤激光器跳模的研究进展  17-19
  1.4 课题研究内容  19-21
第二章 掺铒光纤环形腔激光器跳模基础理论  21-42
  2.1 掺铒光纤环形腔激光器的跳模仿真  21-27
    2.1.1 掺铒光纤环形腔激光器的瞬态模型  21-23
    2.1.2 跳模时域模型  23-27
  2.2 掺铒光纤环形腔激光器的跳模特性分析  27-34
    2.2.1 跳模参量  27-29
    2.2.2 跳模对激光器典型性能的影响  29-34
  2.3 饱和吸收体光栅模型及仿真分析  34-41
    2.3.1 饱和吸收体光栅的工作原理  34-35
    2.3.2 饱和吸收体光栅吸收损耗谱特性  35-41
  2.4 本章小结  41-42
第三章 掺铒光纤环形腔激光器的跳模检测研究  42-66
  3.1 基于扫描型Fabry-Pérot干涉仪的跳模检测  42-44
    3.1.1 跳模检测原理  42-43
    3.1.2 实验结果与分析  43-44
  3.2 基于光源强度噪声的跳模检测  44-47
    3.2.1 跳模检测原理  44-45
    3.2.2 实验结果与分析  45-47
  3.3 基于干涉仪相干度变化的跳模检测  47-59
    3.3.1 跳模检测原理  48-50
    3.3.2 基于光纤干涉仪相干度变化的跳模仿真  50-56
    3.3.3 实验结果与分析  56-59
  3.4 基于PGC相位解调的跳模检测  59-61
    3.4.1 跳模检测原理  59-61
    3.4.2 实验结果与分析  61
  3.5 基于干涉仪相位工作点变化的跳模检测  61-64
    3.5.1 跳模检测原理  61-63
    3.5.2 实验结果与分析  63-64
  3.6 跳模检测方法分析  64-65
  3.7 本章小结  65-66
第四章 超窄线宽掺铒光纤环形腔激光器的跳模规律研究  66-86
  4.1 跳模检测实验系统的优化设计  66-68
  4.2 泵浦功率对超窄线宽掺铒光纤环形腔激光器模式跳变的影响  68-75
    4.2.1 抽运电流对模式跳变的影响  68-73
    4.2.2 激光器启动时的跳模特性测试  73-75
  4.3 腔长扰动对超窄线宽掺铒光纤环形腔激光器模式跳变的影响  75-81
    4.3.1 小信号调制对模式跳变的影响  75-79
    4.3.2 大信号调制对模式跳变的影响  79-81
  4.4 超窄线宽掺铒光纤环形腔激光器跳模机理初步分析  81-85
    4.4.1 SAG的破坏导致跳模  81-82
    4.4.2 频率漂移导致跳模  82-85
  4.5 本章小结  85-86
第五章 结论与展望  86-88
  5.1 结论  86-87
  5.2 展望  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-93
作者在学期间取得的学术成果  93

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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