1.5μm单频光纤激光器噪声抑制技术研究

论文摘要

单频光纤激光器凭借其紧凑的全光纤结构、良好的光束质量、高信噪比、低噪声、窄线宽以及稳定的单纵模运转等诸多优点,在激光冷却、精密光谱学、光生微波、光纤通信、激光雷达、引力波探测等多个领域都有着广阔的应用前景。而在光纤传感、激光雷达、引力波探测等应用领域中,激光光源的线宽和强度噪声都会强烈地制约着系统的性能。因此,开展单频光纤激光器噪声抑制技术研究,有利于开拓单频光纤激光器的应用领域,并推动这些领域的技术发展。本文对1.5μm单频光纤激光器的噪声抑制技术进行研究,取得的成果如下:（1）基于泵浦强度噪声对光纤激光器的噪声贡献机制,开展对1.5μm单频光纤激光器线宽和强度噪声同时抑制的研究。采用光电反馈结合低噪声泵浦的方式来改善光纤激光器的泵浦强度噪声。泵浦噪声经优化后,单频光纤激光器的线宽从1.3 kHz压窄到650 Hz,在0.25kHz和510 kHz频带范围内的相对强度噪声分别降低了711.5 dB和37 dB。位于1 kHz处的强度噪声被降低到约-145 dB/Hz@0.5 mW。（2）结合自注入锁定和优化泵浦噪声,对1.5μm单频光纤激光器的强度噪声抑制和线宽压窄进行研究。在实验中,实现了88.7 Hz洛伦兹线宽的单频激光输出,位于110kHz频带范围内的强度噪声被降低到<-146.5 dB/Hz@0.5 mW,而弛豫振荡峰的峰值也被降低了48 dB,至-127.7 dB/Hz。（3）利用饱和半导体光放大器（SOA）结合光电反馈对经过自注入锁定和优化泵浦噪声后的1.5μm单频光纤激光器的强度噪声进行抑制研究。在实验中,110 MHz频带范围内的相对强度噪声被抑制到<-154.5 dB/Hz@1 mW,距散粒噪声极限1.5 dB以内。而在2.510 kHz频带范围内的相对强度噪声也被降低到<-151.5 dB/Hz@1 mW,距散粒噪声极限4.5 dB以内。

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Abstract

第一章绪论

1.1 引言

1.2 单频光纤激光器基本腔结构

1.3 光纤激光器噪声产生机理

1.3.1 光纤激光器强度噪声产生机理

1.3.2 光纤激光器频率噪声产生机理

1.3.3 激光线宽与频率噪声的关联性

1.4 激光器噪声抑制技术

1.4.1 强度噪声抑制技术研究进展

1.4.2 频率噪声抑制技术研究进展

1.5 本课题的研究目的和意义

1.6 本课题的主要任务和工作

第二章泵浦噪声抑制技术

2.1 引言

2.2 实验装置

2.3 反馈电路设计

2.3.1 电路的整体设计

2.3.2 电路稳定性与噪声抑制性能分析

2.4 实验结果

2.4.1 泵浦强度噪声

2.4.2 光纤激光器强度噪声

2.4.3 光纤激光器线宽

2.4.4 光纤激光器其它输出特性

本章小结

第三章基于自注入锁定的噪声抑制技术

3.1 引言

3.2 实验装置

3.3 实验结果

3.3.1 光纤激光器强度噪声

3.3.2 光纤激光器线宽和频率噪声

3.3.3 光纤激光器其它输出特性

本章小结

第四章基于SOA结合光电反馈的噪声抑制技术

4.1 引言

4.2 饱和SOA的强度噪声抑制原理

4.3 实验装置

4.4 实验结果

4.4.1 光纤激光器强度噪声

4.4.2 光纤激光器其它输出特性

本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴梓胜

导师: 杨中民,徐善辉

关键词: 单频光纤激光器,强度噪声,线宽,噪声抑制

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 华南理工大学

分类号: TN248

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.004730

总页数: 68

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