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多波长光纤激光器可以同时为光纤通信系统的多个信道提供光源,成为近年来光纤通信用激光器的研究热点之一。若要提高光通信网络的灵活性,实现波长动态分配,需要预备大量不同波长的固定波长激光器,这样每个激光器的使用率降低,造成资源浪费。波长可调谐激光器可以减少系统中备用光源的数量和规格,使系统的运营和维护费用大大降低。因此,可调谐多波长激光器成为激光器发展的主要方向之一,而可调谐双波长激光技术是可调谐多波长技术的基础,成为目前的研究重点。
本论文在分析保偏光纤Bragg光栅(PMFBG)基本特性的基础上,设计了基于PMFBG的可调谐双波长光纤激光系统研究方案,并从实验上验证了研究方案的可行性。论文主要内容如下:
首先,简要介绍了光纤激光器的基本原理、分类及特点,详细分析了PMFBG的传光原理、基本光学参数等光学特性。
其次,简述了掺铒光纤激光器的激射机理和构成环形腔掺铒光纤激光器各个器件的特性,研究了掺铒光纤长度和输出耦合比对系统输出功率的影响。
第三,在分析基于FBG的可调谐双波长光纤激光器存在的主要问题之基础上,设计了以PMFBG作为波长选择与波长调谐元件的环形腔可调谐双波长光纤激光系统研究方案,并从理论上分析了该方案的可行性。
第四,建立了基于PMFBG的环形腔可调谐双波长光纤激光系统,实验研究了双波长激光的振荡特性、输出功率稳定性和偏振态等特性。研究结果表明:该系统可以实现稳定的双波长激光同时振荡,而且输出的双波长激光是正交线偏振光。
最后,分析了双波长光纤激光器波长差的调谐原理,设计了PMFBG的横向作用力加载装置,理论分析了PMFBG的机械可靠性,实验研究了波长差的调谐特性。实验结果表明:波长差与PMFBG的横向作用力之间呈线性变化规律,当PMFBG的横向作用力在0~110N范围内变化时,波长差调谐范围为0.394nm~0.534nm,调谐灵敏度为0.00127nm/N。
总之,本论文所设计的可调谐双波长光纤激光系统研究方案是可行的,在光纤通信和光纤传感与测量等领域具有广阔应用前景。