分布布拉格反射单纵模光纤激光器研究

论文摘要

1.55μm单纵模光纤激光器在未来高速率光纤通信、高精度光纤传感、军事等领域具有广阔的前景,是很有意义的研究课题。针对单纵模光纤激光器,作者主要完成如下工作:1、推导了三能级光纤激光器的稳态工作特性,分析了Er/Yb系统能级结构及非辐射交叉驰豫过程,优化了光纤激光器的谐振腔结构。2、研究了短腔光纤激光器的谐振腔结构特点,实验优化了Er/Yb双掺光纤的长度,以13cm的短光纤获得了11mW的输出功率。3、采用耦合模式理论,分析了光纤Bragg光栅的原理,研究了光纤光栅的写入方法,并在厘米级Er/Yb双掺光纤上成功地写入一对光纤Bragg光栅。4、以5cm长度Er/Yb双掺光纤直接写入一对FBG作为谐振腔镜,实验研究了光纤激光输出特性、模式特性、及噪声特性,获得了稳定的单纵模激光输出。5、设计了新型光纤激光阵列结构,进行了实验研究,得到了初步的实验结果。6、采用12.5Gb/s高速外调制短腔单纵模Er/Yb双掺光纤激光器,进行21km传输实验,测量了发送、接收光眼图及误码率,得到了性能稳定的传输效果,并对实验结果进行了分析。7、分析了交叉敏感的物理机制,推导了应变和温度同时测量的矩阵方程。利用数值计算仿真光纤传感线形矩阵同时测量应变和温度变化。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤激光器发展概况
• 1.2 DBR 光纤激光器及其关键技术
• 1.3 光纤激光器的应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 光纤激光器原理及其测量
• 2.1 ER 的三能级系统速率方程组
• 2.1.1 Er 的三能级结构
• 2.1.2 三能级速率方程
• 2.2 ER/YB 的速率方程
• 2.2.1 Er/Yb 能级结构及离子对的交叉驰豫过程
• 2.2.2 Er/Yb 速率方程
• 2.3 泵浦源的选择及其驱动电路
• 2.4 谐振腔结构
• 2.5 扫描F-P 干涉仪测量
• 2.5.1 扫描激光F-P 干涉仪的测量原理
• 2.5.2 扫描F-P 干涉仪的测量方法
• 2.5.3 扫描F-P 干涉仪测量实验
• 2.6 自差干涉仪测量
• 2.6.1 拍频的原理
• 2.6.2 自差干涉仪结构
• 2.6.3 自差法测量原理
• 2.7 小结
• 第3章 基于ER/YB 双掺光纤的光纤BRAGG 光栅制作
• 3.1 基于耦合模的光纤光栅原理
• 3.1.1 光纤光栅
• 3.1.2 基于耦合模的光纤光栅原理
• 3.2 光纤的光敏性
• 3.2.1 光纤光敏性的机理
• 3.2.2 增强光敏性的方法
• 3.3 光纤BRAGG 光栅写入方法
• 3.3.1 内写入法
• 3.3.2 外写入法
• 3.4 基于ER/YB 双掺短光纤的光纤BRAGG 光栅的写入
• 3.5 小结
• 第4章 短腔ER/YB 光纤光栅激光器设计及实验研究
• 4.1 ER/YB 双掺光纤光栅激光器设计
• 4.1.1 Er/Yb 双掺光纤激光器的工作特性
• 4.1.2 参数优化仿真
• 4.2 短腔ER/YB 双掺光纤激光器腔长优化实验
• 4.2.1 Er/Yb 双掺光纤激光器的结构
• 4.2.2 Er/Yb 光纤长度优化实验
• 4.2.3 Er/Yb 双掺光纤激光器输出特性
• 4.3 小结
• 第5章 短腔ER/YB 双掺单纵模光纤激光阵列源的实验研究
• 5.1 短腔ER/YB 双掺光纤激光器实验
• 5.1.1 短腔Er/Yb 双掺光纤激光器的输出特性
• 5.1.2 短腔Er/Yb 双掺光纤激光器的模式测量
• 5.1.3 短腔Er/Yb 双掺光纤激光器的噪声测量
• 5.2 短腔ER/YB 双掺光纤激光器调制特性研究
• 5.2.1 高速光传输实验系统
• 5.2.2 单纵模光纤激光的高速长距离传输眼图测试与分析
• 5.2.3 误码分析
• 5.3 单纵模光纤激光阵列源
• 5.3.1 单纵模光纤激光阵列源结构
• 5.3.2 单纵模光纤激光阵列源实验
• 5.4 小结
• 第6章 光纤传感中交叉敏感机制研究
• 6.1 光纤传感器交叉敏感机制
• 6.1.1 光纤传感原理
• 6.1.2 光纤轴向、径向应变及温度引起的相移
• 6.1.3 交叉敏感分析
• 6.2 光纤光栅传感器交叉敏感机制研究
• 6.2.1 光纤光栅传感器的交叉敏感机制
• 6.2.2 同时测量应变及温度的双FBG 传感器结构及仿真实验
• 6.3 小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的学术论文及参加的科研项目
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢