matlab 线模式密度,环形腔窄线宽光纤激光器的研究
河北工业大学
硕士
2016
环形腔窄线宽光纤激光器的研究
Studt on Circular Cavity Fiber Laser with Narrow Line-width Output
翟增武
康志龙
集成电路工程(专业学位)
光纤激光器的主要特点就是指以光纤作为谐振腔的同时充当着光波导的角色。相比于气体激光器、固体激光器等其他的激光器而言,光纤激光器拥有较好的输出光束质量,体积小、结构紧凑、易于集成等优点,所以广泛应用于工业,军工等。如光纤通信、光纤传感、激光雷达等。其中光纤激光器中又会有脉冲光纤激光器、窄线宽光纤激光器等。本文所介绍的窄线宽光纤激光器更是凭借其低噪声、高稳定性、单色性好等特点在工业中发挥着重要作用,尤其是军工中的应用,以及各种科学实验的需要。在经过大量阅读国内外各高校和科研单位的发表文献上,总结了目前国际上窄线宽光纤激光器的主流技术和研究水平,并研究了一种新型窄线宽光纤激光器。其腔型结构采用的是行波环形腔,并以光纤光栅标准具对腔内模式进行粗选频,配合可饱和吸收体的作用来抑制腔内由于光波模式密度过大而导致的模式竞争,最终获得稳定的单模窄线宽输出。其具体的研究结果主要如下:研究了激光器的基本原理其中又分别介绍了驻波线型腔、行波环形腔以及较简单的复合腔的特点。对影响光纤激光器输出光束质量的重要因素进行了分析,包括掺杂离子的种类、掺杂浓度、光纤中的空间烧空效应、腔内模式密度过大导致的模式跳变等。在弄清掺杂离子的作用、双包层光纤结构,以及光波场子在光纤中的传输模式等基础上,对环形腔激光器进行了初步设计:经过对镱离子的能级结构分析和吸收、发射谱的研究后,确定了所需泵浦光输出波长;分别由MATLAB分析了泵浦光入射功率、增益光纤长度关系和泵浦方式对输出功率的影响,确定了最优的泵浦光功率,优化了光纤长度,采用了效率较高的后向泵浦。建立了基本的环形腔激光器结构,在此基础上,对环形腔内的光波模式特点经行了分析,为了得到所需的1064nm的单频光波,采用光纤光栅标准具进行模式的滤除。由于腔内模式密度较高,为了获得稳定的单频输出,采用饱和吸收体稳频方法,在腔内加入一段没有泵浦的增益光纤担当饱和吸收体,来达到稳定输出。最后,根据前面的理论模拟所确定的参数并结合实验室所能提供的材料和实验设备搭建了环形腔单频窄线宽光纤激光器,并进行了实验。验证了之前的分析和设计。
The main characteristics of fiber laser is refers to using the optical fiber as the cavity at the same time act as the role of optical waveguide.Compared with the gas laser,solid laser and other lasers,fiber laser has good output beam quality,such as the advantages of small volume,compact structure,ease of integration,so widely used in industry,military industry,etc.Such as optical fiber communication,optical fiber sensing,laser radar,etc.In one of the fiber laser will
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