窄线宽多波长光纤激光器及其应用研究

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1、学号：S15010053硕士学位论文窄线宽多波长光纤激光器及其应用研究研究生姓名：王振学科、专业：物理学二○一八年六月分类号：TN248密级：可公开UDC：编号：窄线宽多波长光纤激光器及其应用研究StudyonMulti-WavelengthFiberLaserswithNarrowLineWidthandTheirApplications学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：物理学(070200)研究方向：导波光学申请学位级别：硕士指导教师：王天枢教授研究生：王振论文起止时间：2016.09—2018.03摘要多波长光纤激光器具有线宽窄、输出的波长数多

2、、成本低、与光纤系统兼容、可调谐范围宽等优点，因而成为近年来的研究热点。本论文主要依据光纤中的受激布里渊散射效应，对多波长布里渊-拉曼光纤激光器、多波长布里渊光纤激光器及其光学拍频微波信号的产生开展了理论和实验研究，进而研究了多波长布里渊光纤激光高精度温度传感特性，主要研究成果总结为如下几点：1.设计了一种线性腔结构的多波长布里渊-拉曼光纤激光器，该激光器是一种结合了光纤中受激布里渊散射效应以及受激拉曼散射效应两种非线性效应的混合增益型多波长光纤激光器。利用色散补偿光纤同时作为布里渊增益介质和拉曼增益介质，并且色散补偿光纤也能提供随机的分布式瑞利反馈。该激光器在1544.98nm到

3、1563.58nm的18.6nm带宽范围内获得了245个波长输出，波长间隔为0.072nm。此外，还探究了瑞利散射对输出激光光谱整形的作用。2.设计了三种不同波长间隔的多波长布里渊光纤激光器，并且基于这三种不同波长间隔的多波长布里渊光纤激光器，利用光外差法分别产生了10.5GHz、21.48GHz以及31.77GHz的拍频微波信号，产生的拍频微波信号在室温条件下均具有良好的稳定性。第一种多波长布里渊光纤激光器能在1565.064nm至1565.764nm的范围内获得9个波长的多波长激光输出，相邻两个波长之间的波长间隔为0.084nm。第二种多波长布里渊光纤激光器通过结构设计能够将奇

4、数阶布里渊斯托克斯光和偶数阶布里渊斯托克斯光分开输出，实验获得了7个偶数阶次的布里渊斯托克斯光和16个奇数阶次的布里渊斯托克斯光输出，相邻两个波长之间的波长间隔均为0.175nm。第三种多波长布里渊光纤激光器能够输出三倍布里渊频移间隔的多波长激光，实验获得了9个波长的多波长激光输出，波长间隔为0.259nm。3.设计了一种基于双倍布里渊频移间隔多波长布里渊光纤激光器的高灵敏度光纤温度传感器，利用激光器产生的高阶次布里渊斯托克斯光对进行拍频得到拍频微波信号，再对微波信号进行解调得出温度变化信息，传感灵敏度最高达13.083MHz℃。关键词：受激布里渊散射多波长布里渊-拉曼光纤激光器多

5、波长布里渊光纤激光器拍频微波信号光纤温度传感器IABSTRACTMulti-wavelengthfiberlaserhasbeenwidelystudiedinrecentyearsduetoitsnarrowlinewidth,alargenumberoflaserlines,lowcost,compatibilitywithfibersystemandwidetunablerange.AccordingtoStimulatedBrillouinscatteringeffectinopticalfiber,multi-wavelengthBrillouin-Ramanfiberl

6、aser(MBRFL),multi-wavelengthBrillouinfiberlaser(MBFL),beatfrequencymicrowavesignalsbasedonMBFLandhigh-sensitivitytemperaturesensorbasedonMBFLhavebeenstudiedfromtheorytoexperimentinthisthesis.Themainresearchresultsaresummarizedasfollows:1.AMBRFLinalinearcavityhasbeendesigned.TheMBRFLisahybridga

7、inmultiwavelengthfiberlaserwhichcombinestwononlineareffectsofstimulatedBrillouinscatteringeffectandstimulatedRamanscatteringeffectinfiber.Thedispersioncompensatedfiber(DCF)actsasaBrillouingainmediumandaRamangainmedium,andtheDCFalsoprovi