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窄线宽光纤激光器的研究

【摘要】:窄线宽光纤激光器具有极窄的光谱线宽,极长的相干长度,是光晶格钟、相干光通信、光纤传感、激光雷达等应用方向上的核心器件,用途广泛。当前实现窄线宽光纤激光器的两种主要方式分别是通过可饱和吸收体和超短腔。但是,用于窄线宽光纤激光器的可饱和吸收体主要使用增益光纤,可选择性少,而性能优异的新型二维材料可饱和吸收体用于实现窄线宽光纤激光器方面的研究较少,更多可饱和吸收体种类仍需要探索。虽然超短腔结构简单,但是受到使用滤波器的带宽、激光器腔长等因素的限制,目前基于超短腔的窄线宽光纤激光器主要使用特制的高掺杂光纤。因此,发展窄线宽光纤激光技术与关键器件具有十分重要的意义。论文主要针对实现窄线宽光纤激光器的关键器件与激光技术进行研究,主要研究内容包括以下三个方面:1、研究了Ni-MOF(Metal-Organic Frameworks)材料的非线性光学特性,并研究了基于MOFs为可饱和吸收体的窄线宽光纤激光器,激光器的线宽3.2 kHz,输出功率1.07 mW,输出功率波动小于1.3%,信噪比大于52 dB。2、研究了一种采用滤波器串联及多次反射来实现超窄带滤波器的方法与理论模型,并利用该方法发展了窄线宽光纤激光器。研究结果表明,使用该滤波方法可将滤波器的带宽从0.07 nm下降到0.0025 nm以下,窄线宽光纤激光器输出的3 dB线宽为941 Hz,功率波动小于2.5%,信噪比大于66 dB。3、研究了一种通过在增益光纤上刻蚀光栅,实现滤波光栅和增益光纤一体化,获得超短腔单频光纤激光器。该激光器腔长为2.5 cm,输出3 dB线宽为12.892kHz,输出功率的不稳定性小于1.7%,信号功率和噪声功率比率大于60 dB。

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