本文關(guān)鍵詞：基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖隨機(jī)激光研究

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【摘要】：光纖隨機(jī)激光器是一種新型激光器,基于隨機(jī)分布光柵陣列的稀土光纖激光器是該種激光器中重要的一類。該種激光器具有激射閾值低,激射線寬窄,所需光纖長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)。但由于光柵陣列中產(chǎn)生多個(gè)局域化模式,由于模式競(jìng)爭(zhēng),其時(shí)域特性不穩(wěn)定,會(huì)產(chǎn)生模式跳變。因此,該種激光器的輸出特性,尤其是實(shí)現(xiàn)單模激光輸出及其模式調(diào)控是當(dāng)前亟需研究的問(wèn)題。本文中,我們提出了一種通過(guò)對(duì)隨機(jī)光柵陣列不同位置加熱的方法,來(lái)控制摻鉺隨機(jī)光纖激光器激射模式的方法。此外,我們引入了一個(gè)點(diǎn)式反射鏡來(lái)優(yōu)化激光輸出特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,通過(guò)對(duì)不同位置加熱可選出幾個(gè)不同的穩(wěn)定的激射模式。本文為控制隨機(jī)激光模式器提供了一種動(dòng)態(tài)靈活的方法。依賴位置變化的模式選擇機(jī)制在信息光學(xué)的激光模式轉(zhuǎn)換中也存在潛在應(yīng)用。本文的主要工作如下:首先,利用矩陣傳輸方程獲得單個(gè)光纖光柵的傳輸矩陣和反射率表達(dá)式;通過(guò)Giles速率方程獲得增益與泵浦的關(guān)系,由此建立EDF增益系統(tǒng)的仿真模型;利用豫馳法來(lái)解決邊界條件不充分的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了寫(xiě)入光柵陣列的摻鉺光纖激光器輸出的仿真。結(jié)果能夠反映隨機(jī)激光器的輸出特性,例如不同位置加熱時(shí),輸出頻譜等等,且仿真結(jié)果能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。其次,我們將一系列的光柵和摻鉺光纖段的傳輸矩陣相乘得到總傳輸矩陣的方法,對(duì)光柵陣列的反射透射譜進(jìn)行了仿真。同時(shí),我們測(cè)得了光柵陣列的實(shí)際反射透射譜,并將仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。之后,我們實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖激光器,利用對(duì)無(wú)序光柵陣列特定位置加熱的方法控制激射模式。無(wú)序光纖光柵陣列同時(shí)充當(dāng)增益介質(zhì)和分布反射鏡,該光柵陣列與可調(diào)反射鏡一起形成激光器。在反射鏡反射率從4%增至50%時(shí),多模相干隨機(jī)激射閾值由10 mW降至7.5mW,泵浦效率由13%增至19%。為得到特定激射模式,對(duì)光柵陣列的特定位置進(jìn)行加熱,使該光柵中心波長(zhǎng)發(fā)生漂移從而不同于其他光柵的中心波長(zhǎng),因此可形成不同的諧振腔,可以通過(guò)改變加熱點(diǎn)位置控制激光輸出模式。通過(guò)控制加熱位置,除可以實(shí)現(xiàn)單峰穩(wěn)定輸出外,還可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的雙峰激射,這意味著通過(guò)定點(diǎn)加熱控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)類似隨機(jī)激光結(jié)構(gòu)的輸出譜的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 隨機(jī)激光 隨機(jī)光纖光柵陣列 模式控制 摻鉺光纖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 縮略詞表12-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 光纖隨機(jī)激光器研究背景與意義13-14
• 1.2 基于隨機(jī)分布光柵陣列的光纖激光器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢(shì)14-16
• 1.3 論文的主要工作16
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖隨機(jī)激光器的原理18-27
• 2.1 傳統(tǒng)激光器工作原理18-20
• 2.1.1 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收18-19
• 2.1.2 形成激光的三個(gè)條件19-20
• 2.2 光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)原理20-23
• 2.3 隨機(jī)激光器與隨機(jī)光纖激光器23-25
• 2.4 基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖隨機(jī)激光器的原理25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖隨機(jī)激光器理論仿真27-41
• 3.1 光纖布拉格光柵的理論模型27-30
• 3.1.1 光纖布拉格光柵概述27-28
• 3.1.2 耦合模理論與傳輸矩陣28-30
• 3.2 摻鉺光纖放大的理論模型30-32
• 3.2.1 摻鉺光纖能級(jí)結(jié)構(gòu)及其理論模型30-32
• 3.3 基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖隨機(jī)激光器的理論仿真32-40
• 3.3.1 摻鉺光柵陣列激光器的理論仿真模型與邊界條件33-36
• 3.3.2 部分仿真結(jié)果分析36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 基于隨機(jī)分布光柵陣列的摻鉺光纖隨機(jī)激光研究41-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)原理41-46
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置42-43
• 4.1.2 摻鉺光纖光柵陣列的制作及其特性分析43-46
• 4.2 輸出特性46-54
• 4.2.1 自由運(yùn)行時(shí)激光輸出特性46-49
• 4.2.2 加熱控制后的激光輸出特性49-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 全文總結(jié)與展望56-58
• 5.1 全文內(nèi)容總結(jié)56-57
• 5.2 后續(xù)工作展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果64-65

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本文編號(hào)：598183