基于高掺杂铒光纤的单频窄线宽光纤激光器研究

摘要

单频窄线宽光纤激光器以其产生的单频、窄线宽、超低噪音、超低强度干扰以及超高单色性、超高相干性等特性的激光，而被广泛的应用于各种社会领域和研究中，如在光纤通信系统、光纤传感器、相干激光雷达、微波光子系统以及太赫兹领域等。因此单频窄线宽光纤激光器的研究成为了当今社会至关重要的研究方向。 本文主要研究了一种高掺杂铒光纤的单频窄线宽光纤激光器，首先利用Matlab仿真软件对铒光纤的增益特性进行理论仿真，分析了与工作物质长度、铒离子掺杂浓度以及泵浦功率等因数之间的关系，通过缩短高掺杂铒光纤工作物质的长度来减小激光器的谐振腔长，同时增加掺杂铒离子浓度来提高增益。并借助中心波长为1550nm的高低反射率的光纤光栅，实现对激光的线宽和模式的控制，并结合波分复用器（WDM）构成一种超短线性腔。同时针对使用的高掺杂铒光纤的机械性能比较差，质地比较脆等问题，采用传统的光纤切割技术无法实现光纤切割，因此采取了一种研磨、抛光的方法处理光纤端面，并借助光纤对接技术将处理的光纤对接到设计好的光路中，完成对其性能的测试。 最后基于高掺杂铒光纤在光放大系统内的应用，在泵浦功率为400mW的情况下，可实现最大的增益输出为19.17dB；而当使用于超短线性激光器谐振腔结构中时，测得输出激光的中心波长为1549.784nm，20dB的线宽为48kHz，边模抑制比为76.12dB，并且斜率效率为28.6%，在300mW泵浦功率下实现的最大输出功率为68.39mW。

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