基于偏振效应的多波长及窄线宽光纤激光器的研究

论文摘要

随着现代光纤WDM通信系统的日益发展,进一步提高通信容量成为亟需解决的问题。最有效的方法就是增加信道数量,而提供多路信号最直接的方法就是采用多个单波长激光器。但是,单纯采用多个单波长激光器会增加成本和系统的复杂程度,因此,能够同时提供多个信源的多波长激光器成为人们争相研究的热点。本文以基于光纤偏振及其双折射效应的环形腔多波长和窄线宽光纤激光器为研究对象,进行了一系列相关的理论和实验研究。本文的主要内容包括:1.阐述了多波长光纤激光器的基本种类及其相关原理。2.提出了一种基于非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器的实验方案并进行了实验研究。对传输函数T与波长λ和功率P的关系进行了分析和研究;得出了不同输出耦合比的输出波长特性的差别,实验结果表明:输出耦合器输出端耦合比越大,输出功率越大,均匀性越好,但输出波长数减少。并对其原因进行了分析和研究;在输出耦合比为10%的情况下得到了波长间隔为0.35nm、输出功率约为-7dBm最多17个波长的稳定输出。3.提出了一种基于多模光纤拍频效应双波长光纤激光器的实验方案并进行了实验研究。对多模光纤引入的空间模式拍频效应进行了理论分析和实验研究;结果表明,多模光纤的模式拍频效应可用来抑制掺铒光纤的均匀增益而产生多波长的输出并且波长间隔随着多模光纤的长度而变化:多模光纤越长,波长间隔越小。由于偏振烧孔效应和偏振相关以及偏振控制器对腔内偏振态的控制和调节,得到了输出功率约为-2dBm、消光比大于43dB的双波长输出。4.提出了一种基于偏振旋转效应以及高finesse滤波的窄线宽双波长光纤激光器。对高finesse滤波器的输出函数特性进行了理论分析和仿真;分别给出了在加入高finesse滤波器前后的输出波谱图。并分析了在加入finesse滤波器前后输出激光的变化和原因;实验结果表明:加入finesse后,得到了线宽为0.16nm,消光比为18dB以及边模抑制比为16dB的单纵模窄线宽双波长输出。其中心波长分别为1565.1nm和1567.4nm。同时,在对它进行了间隔2分钟为期40分钟的重复扫描结果显示得到的双波长激光非常稳定,波长移动和功率浮动分别小于2pm和0.4dB。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤激光器及其泛应用
• 1.2.1 光纤激光器的起源和发展背景
• 1.2.2 光纤激光器的发展现状
• 1.2.3 多波长光纤激光器的研究现状
• 1.2.4 窄线宽光纤激光器的发展现状及实现方式
• 1.3 本文的主要研究内容和工作安排
• 1.4 本论文的主要创新点
• 第二章 光纤激光器的理论基础
• 2.1 光纤激光器的原理
• 2.1.1 激光产生的理论基础
• 2.1.2 激光器谐振腔原理
• 2.1.3 泵浦源的选择
• 2.1.4 光纤激光器的模式理论
• 2.2 本章小结
• 第三章 基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器
• 3.1 双折射光纤滤波器的结构分析
• 3.1.1 双折射光纤偏振态的演变
• 3.1.2 偏振相关隔离器和保偏光纤组成的等效双折射 Loyt 滤波器原理
• 3.2 基于非线性偏振旋转效应多波长光纤激光器的研究
• 3.2.1 实验装置及其原理
• 3.2.2 实验结果及其分析
• 3.2.3 实验结论
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于多模光纤模式拍频效应的双波长掺铒光纤激光器
• 4.1 烧孔效应和多模光纤的模式特性
• 4.1.1 烧孔效应
• 4.1.2 多模光纤的特性
• 4.2 基于多模光纤模式拍频效应的双波长光纤激光器
• 4.2.1 实验结构及其理论
• 4.2.2 实验结果以及具体分析
• 4.2.3 实验结论
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于偏振旋转和窄带滤波的窄线宽双波长光纤激光器
• 5.1 激光器中的跳模现象以及窄带滤波器的原理及其仿真结果
• 5.1.1 激光器中的跳模现象
• 5.1.2 窄带滤波器的结构和原理
• 5.2 基于偏振旋转效应和窄带滤波的窄线宽双波长光纤激光器
• 5.2.1 实验装置
• 5.2.2 窄带滤波器的实验的具体影响
• 5.2.3 实验结果以及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢