基本信息
- 项目名称：
- 窄线宽可调谐环形腔掺饵光纤激光器的设计与研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文设计了一种基于可饱和吸收体、双环形腔结构的窄线宽可调谐光纤激光器，运用带宽可调滤波器作为可调谐器件，利用由掺铒光纤作为可饱和吸收体组成的次级环形腔实现激光器的窄线宽输出和稳定性的提高，研制成功了窄线宽可调谐输出稳定的光纤激光器。光纤激光器将广泛应用于光通信、光传感、医学及全色显示等方面，这种窄线宽可调谐环形腔掺铒光纤激光器因其线宽窄，单、多波均可调谐、输出稳定而具有很好的应用前景。
- 详细介绍：
- 本作品的项目类别为自然科学类学术论文。论文研究了一种基于可饱和吸收体、双环形腔结构的窄线宽可调谐掺铒光纤激光器，运用带宽、波长同时可调的滤波器(BVF)作为可调谐器件，利用由掺铒光纤作为可饱和吸收体组成的次级环形腔，实现激光器的窄线宽输出和稳定性的提高。当滤波器的带宽较窄时，实现了波长调谐范围为31 nm（1524nm～1555nm），边模抑制比为34.7dB，3-dB线宽为0.032 nm的稳定、单波长可调谐激光输出。含有掺铒光纤作为可饱和吸收体组成的次级环形腔的引入，使输出激光的3-dB线宽由0.042 nm压窄到0.032 nm。实验同时研究了滤波器带宽对输出激光的影响。研究发现，滤波器的带宽直接影响着激光器的输出模式。当滤波器的带宽较宽时，通过调整偏振控制器的状态，实现了多波长可调谐激光输出。 光纤激光器作为半导体激光器有力的竞争对手，将广泛应用于光通信、光传感、军事、材料加工、医学、激光印刷及全色显示等方面，这种窄线宽可调谐环形腔掺铒光纤激光器因其线宽窄、单波长和多波长均可调谐、输出稳定等诸多优点而具有很好的应用前景。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：研制窄线宽、单波长和多波长均可调、输出稳定的光纤激光器。 基本思路：运用带宽可调滤波器(BVF)作为可调谐器件设计一种环形腔结构的掺铒光纤激光器。研究滤波器带宽对输出激光模式的影响。通过一个3dB的输出耦合器连入一个次级环形腔，这个次级环形腔含有一段经过微弱抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体。研究可饱和吸收体对输出激光线宽和稳定性的影响，实现稳定、窄线宽、单多波均可调的激光输出。
科学性、先进性及独特之处
- 1通过调整带宽、波长同时可调的滤波器的带宽，在同一激光谐振腔内，实现单波长和多波长的可调谐输出； 2利用次级环连接一段经过微弱抽运的掺铒光纤组成的可饱和吸收体，实现激光器的窄线宽输出和稳定性的提高。
应用价值和现实意义
- 无论是光的波分复用还是光的时分复用系统,光源技术都是核心技术之一。可调谐光纤激光器因其发射的激光波长能在一定的波长范围内连续可调，而具有可用一个光源代替几个激光光源的优点，因而使其在光通信、军事、材料加工、医学、激光印刷及全色显示等方面具有广泛的应用。
学术论文摘要
- 本文研究了一种基于可饱和吸收体、双环形腔结构的窄线宽可调谐掺铒光纤激光器，运用带宽、波长同时可调的滤波器(BVF)作为可调谐器件，利用由掺铒光纤作为可饱和吸收体组成的次级环形腔，实现激光器的窄线宽输出和稳定性的提高。当滤波器的带宽较窄时，实现了波长调谐范围为31 nm（1524nm～1555nm），边模抑制比为34.7dB，3-dB线宽为0.032 nm的稳定、单波长可调谐激光输出。含有掺铒光纤作为可饱和吸收体组成的次级环形腔的引入，使输出激光的3-dB线宽由0.042 nm压窄到0.032 nm。实验同时研究了滤波器带宽对输出激光的影响。研究发现，滤波器的带宽直接影响着激光器的输出模式。当滤波器的带宽较宽时，通过调整偏振控制器的状态，实现了多波长可调谐激光输出。
获奖情况
- 由于时间问题，本论文尚未发表，预投稿到国内EI收录期刊《光子学报》上。
鉴定结果
- 尚未鉴定。
参考文献
- [1] Jian Liu, Jianping Yao, Jian Yaoet al..Single-longitudinal-mode multiwavelength fiber ring laser[J].IEEE Photon. Technol.Lett. 2004, 16(4): 1020～1022。 [2]张艳,陈伟,任民等。稳定可调谐的单纵模多环形腔掺铒光纤激光器[J]. 光学学报，2008，28（3）507～511。 [3]周炳琨,高以智,陈倜嵘等.激光原理[M].北京:国防工业出版社。 [4] Jing Yang, Ronghui Qu, Guoyong Sunet al..Suppression of mode competition in fiber lasers by using a saturable absorber anda fiber ring[J].Chin. Opt. Lett.,2006,4(7): 410～412。
同类课题研究水平概述
- 随着信息社会人们对信息数量和质量需求的不断提高,使得采用DWDM技术的光传输网络需要更多的信道.信道数目的增多,使得DWDM的光源的工作波长范围也必须相应的增宽,作为DWDM技术光源的可调谐激光器的研究也就引起了人们的浓厚兴趣。可调谐掺铒光纤激光器由于激光阈值低、泵浦效率和内量子效率高、可调参数多、调谐范围宽等特点,在波分复用、时分复用光纤通信网络、光纤传感系统和现代光谱技术等领域具有广泛的应用。 目前对可调谐光纤激光器的研究方向和重点是可调谐范围的扩展、压窄激光谱宽、扩展新的激光波段等几个方面。 光纤传感、激光指示和激光雷达等许多实际应用需要输出稳定且连续可调的窄线宽激光光源。为了获取掺铒光纤激光器的较大输出功率,其腔长一般都达到十几到几十米,而纵模间隔与腔长成反比,因而会导致纵模间隔很窄,在铒离子的增益范围内纵模数很多，容易形成模式跳变,不利于单纵模的输出(也不利于激光器线宽的压窄)。同时由于光学滤波器的带宽比激光器的纵模间隔大几个数量级,导致腔内符合纵模条件的纵模很多,即使只有单纵模形成振荡,其他相邻纵模也能在腔内循环,形成放大的自发辐射光,会形成较强的拍频噪声。 近年来,国内外对窄线宽、可调谐的光纤激光器做了大量的研究，张治国等提出采用双环结构结合两个法布里珀罗可调滤波器共同进行选模的掺铒光纤激光器 ,此方案结构简单 ,功率输出稳定 ,但实际操作中因法布里珀罗滤波器滤出波长与外加电压不能很好地对应 ,故要使两滤波器调至相近或相同波长并保证波长不漂移有一定难度。geoi等提出结合窄线宽光纤布拉格光栅与若干马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)模式滤波器的方法来获得单纵模输出,此方案结构复杂且要精确调节每个马赫-曾德尔滤波器的两臂长差,还有可能引入过多的损耗。刘健等利用一段未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体,其形成的瞬态自写入光纤光栅具有窄带滤波特性,可保证获得稳定的单纵模输出。张艳等提出了一种利用光纤法布里-珀罗可调滤波器以及光学光栅滤波器(OGF)两种滤波器和多环形腔(MRC)结构相结合来共同选模的掺铒光纤激光器。这种结构的激光器可以输出性能很好的单纵模激光。 总之，各国都十分重视光通信技术的发展，不断发明新的方法来改善光纤激光器各项性能，光纤激光器正朝着多功能、实用、简便的方向发展。
