基于光纖疊柵的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器研究

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1、博士學(xué)位論文DOCTORALDISSERTATION論文題目基于光纖疊柵的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器研究作者姓名王楓學(xué)科專業(yè)光學(xué)工程指導(dǎo)教師畢衛(wèi)紅教授2016年5月中圖分類號:TN248學(xué)校代碼:10216UDC:621.3密級:公開工學(xué)博士學(xué)位論文基于光纖疊柵的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器研究博士研究生:王楓導(dǎo)師:畢衛(wèi)紅教授申請學(xué)位:工學(xué)博士學(xué)科專業(yè):光學(xué)工程所在單位:信息科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期:2016年5月授予學(xué)位單位:燕山大學(xué)ADissertationinOpticalEngineeringSTUDYONTU

2、NABLEERBIUM-DOPEDFIBERLASERBASEDONSUPERIMPOSEDFIBERGRATINGSbyWangFengSupervisor:ProfessorBiWeihongYanshanUniversityMay,2016燕山大學(xué)博士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:此處所提交的博士學(xué)位論文《基于光纖疊柵的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器研究》,是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,在燕山大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究工作做

3、出重要貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽字:日期:年月日燕山大學(xué)博士學(xué)位論文使用授權(quán)書《基于光纖疊柵的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器研究》系本人在燕山大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的博士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸燕山大學(xué)所有,本論文的研究內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解燕山大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門送交論文的復(fù)印件和電子版本,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)燕山大學(xué),可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文,可以公布

4、論文的全部或部分內(nèi)容。保密□,在年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。(請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”)作者簽名:日期:年月日導(dǎo)師簽名:日期:年月日摘要摘要多波長、可調(diào)諧光纖激光器因能夠提供多個波長激光同時輸出,且可以實現(xiàn)單/多波長激光的可切換、可調(diào)諧輸出,在光纖通信系統(tǒng)、光纖傳感系統(tǒng)、密集波分復(fù)用系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。多波長、可調(diào)諧光纖激光器小型化、集成化已成為未來的發(fā)展趨勢。光纖疊柵(SIFG)是一種體積小巧的光柵器件,具有波長間隔、反射率的靈活性,對溫度、應(yīng)變響應(yīng)的敏感性,利于光纖激光器的

5、集成。因此對基于光纖疊柵的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器(EDFL)進(jìn)行研究具有十分重要的理論價值和實際意義。本文在總結(jié)目前多波長、可調(diào)諧EDFL的技術(shù)和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,采用耦合模理論分析了光纖布拉格疊柵(SIFBG)的反射譜特性,研究了多波長線形腔EDFL的工作原理,并實驗研究了基于SIFBG和啁啾光柵(CFBG)的可調(diào)諧EDFL以及基于D-SIFBG(Double-SIFBG)的可調(diào)諧EDFL的輸出特性。論文的主要內(nèi)容包括:首先,基于耦合模理論,在光纖光柵滿足諧振耦合的條件下,深入研究了光纖SIFBG的特性

6、,對多波長、輸出線寬不同和輸出波長間隔不同的SIFBG的反射譜進(jìn)行了數(shù)值仿真分析;分析了摻鉺光纖的均勻增益特性;重點研究了線形腔EDFL的重要參數(shù),如粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、增益、激光器的閾值、輸出功率、斜率效率等相互間的約束關(guān)系;分析了EDFL的模式競爭、多波長EDFL的穩(wěn)定振蕩條件等。其次,基于Giles模型研究了EDFL的工作原理;設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、元件少的雙波長、多波長SIFBG和CFBG的光纖激光器結(jié)構(gòu);實驗分別研究了基于雙波長SIFBG和CFBG的可調(diào)諧EDFL的單/雙波長可切換、可調(diào)諧激光的輸出

7、特性,以及基于三波長SIFBG和CFBG的可調(diào)諧EDFL的單/雙/三波長可切換、可調(diào)諧激光輸出特性,分析了泵浦功率、諧振腔腔長等對激光輸出的影響,分析了出射激光的穩(wěn)定性等。再次,為了獲得線寬更窄、光信噪比更高的激光輸出,設(shè)計并制備了窄帶寬的雙波長D-SIFBG和雙波長摻鉺D-SIFBG,分別用這兩種光柵構(gòu)成線形腔EDFL,實驗分別研究了這兩種激光器的輸出特性,包括泵浦功率、諧振腔長度對出射激光功率等的影響,出射激光的中心波長和輸出功率的穩(wěn)定性以及出射單/雙波長激光的波長可切換、可調(diào)諧輸出特性等。-I-燕

8、山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文最后,分析了多波長D-SIFBG的特性;實驗研究了基于多波長D-SIFBG的單波長可調(diào)諧EDFL的輸出特性,分析了激光器的單波長可調(diào)諧激光輸出特性,分析了激光器的輸出穩(wěn)定性等。本文對基于不同光纖疊柵的EDFL的特性進(jìn)行了較為深入的研究,能夠為可調(diào)諧EDFL向小型化、集成化方向發(fā)展提供有價值的參考。關(guān)鍵詞:激光器;可調(diào)諧光纖激光器;光纖疊柵;啁啾光柵;摻鉺光纖-II-AbstractAbstractMulti-wavel

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