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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

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作者：周雨欣北京交通大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

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

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