论文部分内容阅读
与传统激光器不同,随机激光器利用无序增益介质的多重散射形成相干光,并不具备一般的谐振腔,因其特殊的物理性质和潜在的应用而受到广泛关注。自2010年Turitsyn等人首次提出随机分布反馈光纤激光器的概念以来,关于光纤随机激光器理论及应用的研究工作陆续展开。与无序材料随机激光器相比,光纤随机激光器具有高方向性、高辐射效率、低阈值、长距离辐射、结构简单等优点,在光纤通信和光纤传感等领域具有广阔的应用前景。目前光纤随机激光器的实现方法主要是利用高功率激光器泵浦长度为km量级的普通单模光纤,拉曼散射提供增益机制,瑞利散射提供分布反馈。由于瑞利散射系数较低,拉曼光纤随机激光器的激光阈值一般在瓦量级,而基于布里渊散射和掺铒增益的光纤随机激光器,其增益系数远远高于拉曼散射,可以将阈值降低至几十毫瓦。此外,目前光纤随机激光器的研究工作主要集中在连续光输出,这是因为:i)大量随机分布的模式相互耦合,不同位置的各向辐射迅速消耗泵浦积累的能量,使得调Q机制难以实现;ii)输出光谱为频率随机的谐振模式的叠加,整体呈现出连续分布,由于频率间隔不等,也无法满足传统锁模的频率锁定要求。因此,脉冲光纤随机激光器的相关文献报道较少,理论和实验的研究工作尚处于探索阶段。本课题主要从实验方面对光纤随机激光器的连续光输出、调Q脉冲输出、自相位锁定脉冲输出进行了以下研究:1)实验研究了全开腔拉曼光纤随机激光器的激光特性,利用基于光纤环形镜的半开腔和环形腔两种结构降低激光阈值,分别获得阈值为0.9 W和0.4 W的1665 nm连续光输出;同时探讨了点式反馈反射率和光纤长度对半开腔激光特性的影响。2)利用瑞利散射-受激布里渊散射(RS-SBS)的Q值调制效应,在掺铒光纤随机激光器的实验研究中,获得阈值为27 m W,重复频率为k Hz量级的多波长调Q脉冲输出,均方根时间抖动小于5.5%,均方根振幅扰动低于30%。3)利用级联布里渊的自相位锁定效应,在布里渊光纤随机激光器的实验研究中,获得重复频率约11 GHz,脉宽为ps量级的脉冲输出;实验分析了布里渊泵浦功率和LD泵浦功率对谱线数量和光谱功率分布的影响,以及脉冲自相关轨迹直流背景的影响因素。