1、多波長摻鉺光纖激光器及寬帶光源的理論和實驗研究物理電子學， 2010， 博士【摘要】 因為在光纖通信、光纖傳感、光學檢測、微波光子學及光譜分析等領域具有廣泛的應用前景,多波長摻鉺光纖激光器成為近年來研究的熱點。然而,在室溫條件下摻鉺光纖具有均勻展寬特性,會引起強烈的模式競爭,無法得到穩定的多波長激射。為了克服這一技術壁壘,各國的科學家先后提出了多種抑制模式競爭的方法。強度相關損耗效應是近幾年來提出的一種獲得室溫穩定多波長摻鉺光纖激光器的有效手段。這項技術通過在諧振腔內插入或構造具有強度相關損耗輸出特性的光學元件或結構來抑制模式競爭,比如能量非對稱型的非線性光纖環鏡(基于自相位調制效應)或偏振控

2、制器-單模光纖-偏振控制器-光纖起偏器的結構(基于非線性偏振旋轉效應)。此類激光器具有輸出波長數目及信號頻譜位置可調諧、輸出波長數目多、功率平坦性及穩定性強等優點,因而引起了研究者廣泛的關注。然而目前對此類激光器的研究主要集中在實驗方面,對波長數目及頻譜可調諧的原因及物理過程還沒有形成統一的認識,更沒有研究此類激光器理論模型。為了彌補這一領域的空白,本文采用理論結合實驗的方法對此類激光器進行了研究,具體研究內容如下:首先本文提出了一種新型的基于強度相關損耗特性的多波長摻鉺光纖激光器. 更多還原【Abstract】 Multiwavelength erbium-doped fiber

3、lasers aroused extensive attention in the passed two decades, due to their potential applications in optical fiber communication system, fiber sensors, optical detection, microwave photonics, optical spectrum analysis and so on. However, the erbium-doped fiber is a homogeneous broadening medium at r

4、oom temperature, which leads to fierce mode competition and makes it different to obtain stable lasing. Various techniques have been proposed to deal with the critic. 更多還原 【關鍵詞】 多波長摻鉺光纖激光器； 寬帶自發輻射光源； 強度相關損耗； 非線性光纖環鏡； 【Key words】 multiwavelength erbium-doped fiber laser； broadband amplified spon

5、taneous emission source； intensity-dependent loss； nonlinear optical loop mirror； 摘要 3-5 Abstract 5-6 第1章 緒論 12-27 1.1 研究背景及意義 12-13 1.2 多波長光纖激光器國內外發展現狀 13-23 1.2.1 基于移頻反饋技術的多波長產生機制 13-15 1.2.2 基于四波混頻技術的多波長產生機制 15-17 1.2.3 基于受激布里淵散射的多波長產生機制 17-18 1.2.4 基于腔內損耗調制效應的多波長產生機制 18-19 1.2.5 基于偏振燒孔效應的多波長產生機制

6、 19-21 1.2.6 基于強度相關損耗的多波長產生機制 21-23 1.3 多波長摻鉺光纖激光器研究中的主要問題 23-25 1.4 本文的主要研究內容 25-27 第2章 摻鉺光纖及非線性光纖環鏡的模型建立 27-44 2.1 引言 27 2.2 鉺離子的光譜性質 27-31 2.3 摻鉺光纖的穩態均勻展寬模型 31-36 2.3.1 摻鉺光纖的三能級模型推導 31-34 2.3.2 三能級模型的簡化 34-36 2.4 能量對稱型非線性光線環鏡的理論模型 36-43 2.4.1 非線性光纖環鏡的構成 36-38 2.4.2 基于非線性偏振旋轉的NOLM透射率的推導 38-43 2.5

7、本章小結 43-44 第3章 多波長摻鉺光纖激光器的實驗研究 44-56 3.1 引言 44 3.2 原理 44-50 3.2.1 輸出偏振穩定條件分析 45-48 3.2.2 強度相關損耗特性分析 48-50 3.3 實驗裝置及結果 50-52 3.4 波長數目及頻譜位置控制的研究 52-55 3.5 本章小結 55-56 第4章 多波長摻鉺光纖激光器的理論研究 56-72 4.1 引言 56 4.2 基于能量對稱的NOLM的MWEDFL的物理模型 56-65 4.2.1 模型的運轉 57-61 4.2.2 非均勻損耗對多波長輸出性能的影響 61-63 4.2.3 均勻損耗對多波長輸出性能的影響 63-65 4.3 系統輸出特性的優化研究 65-71 4.3.1 QWP轉動角度對多波長輸出性能的影響 65-67 4.3.2 NOLM長度對多波長輸出性能的影響 67-70 4.3.3 輸出波長數目及頻譜位置的控制 70-71 4.4 本章小結 71-72 第5章 利用泵浦強度變化控制的輸出多波長數目的研究 72-81 5.1 引言 72-74 5.2 原理及實驗 74-76 5.3 理論研究 76-80 5.4 本章小結 80-81 第6章 線性腔多波長摻鉺光纖激光器的研究 81-92 6.1 引言 81-83 6.2 實驗及原理 83-85 6.3 結果及討論 85-91 6