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随机光纤激光器作为一种新型的光纤激光器,其新颖之处在于激光形成的反馈机制是由光纤中固有的或者人为引入的随机散射提供的,不再依赖传统光纤激光器中界限明确的谐振腔,简化了激光腔的构造。因此随机光纤激光器具有实验装置简单、易维护和设计灵活等独特优势。自2010年基于光纤中瑞利散射提供随机分布反馈的结构首次提出以来,随机光纤激光器的研究方向已经覆盖多波长输出、窄线宽、高效率、高功率、以及波长可调谐等方面,进一步扩展了其功能性。近些年研究表明,这种新型的激光器有望在光纤通信系统、光纤传感和光成像等领域发挥重要作用。
本文的主要研究工作是基于布里渊-掺铒增益,设计多种多波长随机光纤激光器。通过实验系统地研究了掺铒增益位置对单倍布里渊频移间隔的随机光纤激光器输出特性的影响,为进一步提高激光器性能提供参考;通过扩大输出波长之间的间隔,还详细研究了双倍布里渊频移间隔的随机光纤激光器输出特点;进一步地,还提出并实现了一种波长间隔可切换的随机光纤激光器,可增加激光器应用的灵活性。本论文的具体内容如下:
(1)阐述了随机光纤激光器的研究背景以及分类方式,结合所阅读的文献,对目前多波长随机光纤激光器以及波长可调谐随机光纤激光器的研究现状进行了概括和介绍。
(2)提出了一种基于布里渊-掺铒增益的随机光纤激光器,主要研究了掺铒增益位置对输出光谱的影响。通过比较发现,当掺铒光纤放大器位于环形器端口2时,对布里渊泵浦光和斯托克斯光均具有强烈的放大作用,激光器能输出十八阶斯托克斯光。而位于环形器端口1时,激光器的调谐范围可高达54nm。该项研究为高性能多波长可调谐随机光纤激光器的设计提供了新思路。
(3)提出了一种双倍布里渊频移间隔的随机光纤激光器,简化了本课题组早期提出的双分支结构,实现了奇数阶次和偶数阶次斯托克斯光的分离输出。该激光器最高能获得4个波长间隔约为0.176nm的斯托克斯线,且波长可调谐范围高达60nm。
(4)进一步优化随机光纤激光器的结构,设计了一台波长间隔可灵活切换的随机光纤激光器。通过控制掺铒放大器是否处于工作状态可实现波长间隔的切换,实验分别研究了输出波长间隔为0.088nm和0.176nm时激光输出特性。此外,通过研究两个掺铒光纤放大器对激光器的共同作用效果,发现通过合理控制掺铒光纤放大器的增益,也能实现输出波长间隔的切换。
本文的主要研究工作是基于布里渊-掺铒增益,设计多种多波长随机光纤激光器。通过实验系统地研究了掺铒增益位置对单倍布里渊频移间隔的随机光纤激光器输出特性的影响,为进一步提高激光器性能提供参考;通过扩大输出波长之间的间隔,还详细研究了双倍布里渊频移间隔的随机光纤激光器输出特点;进一步地,还提出并实现了一种波长间隔可切换的随机光纤激光器,可增加激光器应用的灵活性。本论文的具体内容如下:
(1)阐述了随机光纤激光器的研究背景以及分类方式,结合所阅读的文献,对目前多波长随机光纤激光器以及波长可调谐随机光纤激光器的研究现状进行了概括和介绍。
(2)提出了一种基于布里渊-掺铒增益的随机光纤激光器,主要研究了掺铒增益位置对输出光谱的影响。通过比较发现,当掺铒光纤放大器位于环形器端口2时,对布里渊泵浦光和斯托克斯光均具有强烈的放大作用,激光器能输出十八阶斯托克斯光。而位于环形器端口1时,激光器的调谐范围可高达54nm。该项研究为高性能多波长可调谐随机光纤激光器的设计提供了新思路。
(3)提出了一种双倍布里渊频移间隔的随机光纤激光器,简化了本课题组早期提出的双分支结构,实现了奇数阶次和偶数阶次斯托克斯光的分离输出。该激光器最高能获得4个波长间隔约为0.176nm的斯托克斯线,且波长可调谐范围高达60nm。
(4)进一步优化随机光纤激光器的结构,设计了一台波长间隔可灵活切换的随机光纤激光器。通过控制掺铒放大器是否处于工作状态可实现波长间隔的切换,实验分别研究了输出波长间隔为0.088nm和0.176nm时激光输出特性。此外,通过研究两个掺铒光纤放大器对激光器的共同作用效果,发现通过合理控制掺铒光纤放大器的增益,也能实现输出波长间隔的切换。