稳频窄线宽光纤激光器关键技术研究

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1、Ｉ４击种故Ａ或ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ。硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ论文题目稳颇窄线览化纤激光器关雜巧术妍究学科专业光学工程＾学号２０１３２１０５０２３６！作者姓名唐娟指导教师代志勇副教授分类号密级注1UDC学位论文稳频窄线宽光纤激光器关键技术研究（题名和副题名）唐娟（作者姓名）指导教师代志勇副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学

2、科专业光学工程提交论文日期2016.3.15论文答辩日期2016.5.15学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号THEKEYTECHNOLOGIESRESEARCHONFREQUENCYSTABILIZATIONANDNARROW-LINEWIDTHOFFIBERLASERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngin

3、eeringAuthor:JuanTangSupervisor:ZhiyongDaiSchool:SchoolofOptoelectronicInfromation独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。．．作

4、者签名：曰期：八年ｔ月乂曰為论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全１部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；和导师签名呵曰期：心年月曰／备摘要摘要窄线宽光纤激光器在激光光谱学、光纤传感、激光雷达测距和相干光通信等领域具有广泛的

5、应用价值。本文针对如何获得窄线宽光纤激光输出以及改善其频率稳定性等问题，对谐振腔腔形选择、滤波结构设计以及稳频控制方法等展开详细的理论分析和实验研究。本论文的主要内容如下：1.提出了一种高频率稳定性的窄线宽光纤激光器实现方案。依据光纤激光器线宽理论，建立其理论模型，对谐振腔腔形、增益介质、温度与振动等影响线宽和频率稳定性因素进行研究，采用环形腔结合可饱和吸收体线宽压缩技术，并恒温控制、防震措施，获得高频率稳定性窄线宽光纤激光输出。2.仿真分析确定增益光纤的浓度和长度。依据速率方程和功率传输方程，建3+立了环形腔掺Er

6、光纤激光器输出功率、阈值功率以及斜率效率等特性的理论模3+型，并展开相应的仿真分析，确定并采用长度为3米的高掺Er光纤作为增益介质。3+3.开展了可饱和吸收体窄线宽掺Er光纤激光器的研究。实验装置采用环形腔，用隔离滤波器增大谐振腔纵模密度，结合30米可饱和吸收体，消除多纵模现象和抑制模跳，最终获得了相应地窄线宽光纤激光器的输出。实验装置工作波长为1550nm，输出功率24.3mW，光-光转换效率12.66%，斜率效率15.76%，波长扫描范围约为20nm。由延迟自外差方法测量得到其光谱线宽约为4.7kHz。4.提出了

7、基于一种新型的鉴频方法的稳频控制系统。创新地提出一种基于声光移频器的新型鉴频方法，以单片集成电路AD8302构成鉴频电路，设计制作了鉴频系统，其鉴别频差信号小于10Hz。搭建了基于M-Z干涉仪的控制光路系统，并实验获得PZT驱动电压放大倍数66.67，驱动频率与PZT相移系数，鉴频M-Z干涉仪输出干涉条纹与PZT驱动电压，以及频率漂移方向与PZT驱动电压等的关系模型。5.搭建了高频率稳频性的窄线宽光纤激光器系统，开展了稳频窄线宽光纤激光器输出光谱频率稳定性和线宽测量的实验。实验结果表明：激光器的频率漂移量从860MH

8、z减小至180MHz；激光输出线宽约为5.0kHz，加入反馈系统后线宽没有明显变化。因此，本论文所提出的方法，通过理论分析和实验结果，验证了其可行性。关键词：窄线宽，可饱和吸收体，鉴频系统，压电陶瓷，稳频技术IABSTRACTABSTRACTNarrowlinewidthfiberlasershavewideapplicationsinlase