基于大芯光纤滤波器的多波长掺饵光纤激光器的研究

基于大芯光纤滤波器的多波长掺饵光纤激光器的研究

论文摘要

现代通信系统容量的大幅增加、波分复用光网络的日益发展,使得传统的单波长光纤激光器已不能满足现代通信系统快速发展的需求,研发可以同时为多个信道提供稳定光源的高性能多波长激光器迫在眉睫。同时,性能优良的多波长光源在光学测量、光信号处理、光谱分析、光学传感以及微波产生等领域也具有极广阔的应用前景。本论文针对目前多波长掺铒光纤激光器及应用存在的问题,以研制新型、高性能的光纤滤波器为突破口,开展稳定可切换多波长掺铒光纤激光器和稳定L波段可调谐多波长掺铒光纤激光器的研究工作。论文完成的主要研究工作如下:(1)基于大芯光纤,提出了一种新型拉锥型大芯光纤M-Z干涉滤波器。通过对比研究滤波器透射谱的Matlab仿真频谱分析结果与Comsol软件大芯光纤仿真模型的模式计算结果,深入分析滤波器的多模式干涉现象。以此为基础,实验研究大芯光纤滤波器的偏振依赖特性和轴向应力特性,获得最小插入损耗为5 dB,消光比为16 dB,最大轴向应力线性灵敏度为1.63 pm/με的透射谱。(2)基于所研制的拉锥型大芯光纤滤波器,提出了一种边模抑制比高达50 dB的可切换多波长掺铒光纤激光器。通过调整偏振控制器,实现了边模抑制比达50 dB单、双、三、四波长激光状态的任意切换。并对激光器的均衡性及稳定性进行实验研究,研究结果表明,在四波长输出情况下,各波长的最大峰值功率差值为3.67 dB,呈现出良好的均衡特性;半小时内,各激光输出波长漂移均低于0.02 nm,峰值功率波动低于1.3 dB,证明激光器具有良好的稳定性。此外,改变滤波器长度,还可以得到一个边模抑制比高达50 dB的稳定五波长激光状态。(3)基于所研制的拉锥型大芯光纤滤波器,提出一种边模抑制比达55 dB的C&L波段宽范围可调谐多波长掺铒光纤激光器。通过大芯光纤滤波器的轴向应力调节,激光器实现了两种总调谐范围覆盖1558.71~1579.81 nm的C&L波段可调谐的三波长激光输出状态,边模抑制比达到55 dB;通过改变偏振控制器的状态,还获得总调谐范围分别为11 nm和6.23 nm的单波长和双波长激光状态。各激光状态的可调谐步长紧凑,均为0.02 nm,最大轴向应力调谐灵敏度为1.87 pm/με。在一小时内,各激光输出波长和峰值功率波动均分别低于0.02 nm和0.78 dB,呈现出良好的稳定性。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  •   1.1 掺铒光纤激光器概述
  •   1.2 可切换多波长掺铒光纤激光器概述
  •     1.2.1 可切换多波长掺铒光纤激光器研究现状
  •     1.2.2 可切换多波长掺铒光纤激光器面临的问题
  •   1.3 可调谐多波长掺铒光纤激光器概述
  •     1.3.1 可调谐多波长掺铒光纤激光器研究现状
  •     1.3.2 可调谐多波长掺铒光纤激光器面临的问题
  •   1.4 本论文组织结构及主要研究成果
  • 2 新型拉锥型大芯光纤M-Z干涉滤波器
  •   2.1 引言
  •   2.2 滤波器基本结构
  •   2.3 滤波器的基本透射特性与原理
  •     2.3.1 滤波器的透射谱测量
  •     2.3.2 全光纤M-Z型滤波器的模式干涉理论
  •   2.4 基于MATLAB与COMSOL仿真的多模式干涉对比分析
  •     2.4.1 基于Matlab仿真的空间频域验证
  •     2.4.2 大芯光纤Comsol仿真建模与模式特性分析
  •     2.4.3 Matlab频谱分析与Comsol仿真结果的对比误差分析
  •   2.5 滤波谱的应变特性研究
  •     2.5.1 偏振依赖特性
  •     2.5.2 轴向应力特性
  •   2.6 本章小结
  • 3 基于LCFF的稳定可切换多波长掺铒光纤激光器的研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 激光器结构与工作原理
  •   3.3 可切换多波长激光输出特性的研究
  •     3.3.1 单波长激光输出特性的研究
  •     3.3.2 双波长激光输出特性的研究
  •     3.3.3 三、四波长激光输出特性的研究
  •     3.3.4 不同滤波器长度下五波长激光输出状态的获取
  •     3.3.5 激光器性能的优越性
  •   3.4 偏振状态对激光器输出性能的影响
  •   3.5 本章小结
  • 4 基于LCFF的稳定C&L波段可调谐多波长激光器的研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 激光器结构与工作原理
  •   4.3 可调谐多波长激光输出特性的研究
  •     4.3.1 三波长激光输出特性的研究
  •     4.3.2 双波长激光输出特性的研究
  •     4.3.3 单波长激光输出特性的研究
  •     4.3.4 激光器性能的优越性
  •   4.4 二次泵浦原理分析
  •   4.5 本章小结
  • 5 结论
  •   5.1 本论文的主要研究内容及成果
  •   5.2 下一步拟开展的研究工作
  • 参考文献
  • 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
  • 学位论文数据集
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 周雨欣

    导师: 娄淑琴

    关键词: 多波长掺铒光纤激光器,大芯光纤滤波器,可切换,可调谐

    来源: 北京交通大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

    单位: 北京交通大学

    分类号: TN713;TN248

    总页数: 68

    文件大小: 6277K

    下载量: 120

    相关论文文献

    标签:;  ;  ;  ;  

    基于大芯光纤滤波器的多波长掺饵光纤激光器的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢