论文摘要
自从世界上第一台光纤激光器出现以后,光纤激光器便以其特有的优点引起广泛的关注和研究,随之光纤激光器也迅速发展起来。近年来光通信、光纤分布式拉曼温度传感及人眼安全波段的激光空间传感等迅速发展对高功率光纤激光器有着迫切需求。本文的主要工作围绕着高功率的单频和调Q光纤激光器展开了研究,获得了丰硕的成果。本论文主要的研究成果有:1.用傅里叶变换的方法对锁模激光器模式间的位相和振幅涨落对锁模脉冲列特性的影响进行了分析。将锁模激光器中各模式的位相和振幅涨落作傅里叶展开,再通过增益谱抽样的傅里叶变化得到其时域行为。分析结果表明振幅的系统涨落及随机涨落均不引起脉宽的明显变化,只引起脉冲间背景的加大,但位相的随机涨落会使脉冲列强度产生波动。所用物理图像简明,结果对锁模脉激光器实验研究有参考意义。2.研制成功DFB自注入锁定环腔光纤激光器,利用DFB激光器作为种籽源实现自注入锁定,同时利用掺铒光纤的SHB效应有效地压窄了作为种籽源的DFB光纤激光器线宽,获得了功率为116mW,线宽小于2kHz的单频光纤激光器。激光器稳定性很好,并且具有进一步提高输出功率的潜力。3.研究了掺铒光纤作为可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器的输出特性,利用环腔结构获得了信噪比＞80dB,中心波长稳定,峰值功率＞0.2W,脉宽＜4us的调Q激光输出。此调Q激光器成本低廉,结构紧凑,输出稳定。4.研究了环形腔掺铒光纤激光器的在增益调开关下的输出特性,获得了脉宽可调,重复频率可调的脉冲输出,输出峰值功率＞0.3W,脉宽小于1us。研究了光纤DFB激光器增益开关特性,获得脉宽＜200ns的脉冲输出。5.研究了基于光纤中RS-SBS效应的被动调Q光纤激光器,对腔结构做了重要改进,通过内置起偏器和偏振控制器,降低了激光器的阈值,在1.5um和1um波段分别获得了脉宽＜20ns和＜2ns的脉冲输出,峰值功率200W-400W。研究了在1.5um波段的受激布里渊被动锁模光纤激光器输出特性。本论文创新点有:1.提出利用小功率的光纤DFB激光器做种籽源,在掺铒光纤内诱发空间烧孔,通过环路放大结构实现自注入锁定的方案,同时实现了窄线宽和大功率的单频激光输出,线宽＜2kHz,功率为116mW。2.首次研究了光纤DFB激光器的在增益开关下的输出特性,所获得的脉冲峰值功率远高于激光器在稳衡条件下工作时的功率,输出脉宽＜200ns。3.在现有RS-SBS被动调Q激光器的基础上,通过加入起偏器及偏振控制器,极大的降低了这种激光器的阈值,在很低的泵浦水平下获得了脉宽＜12ns,峰值功率200W～400W的调Q脉冲输出。