基于外部延迟光反馈的双偏振光纤激光器拍频信号相位噪声抑制

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1、暨南大学硕士学位论文题名：基于外部延迟光反馈的双偏振光纤激光器拍频信号相位噪声抑制BeatNoteSignalPhaseNoiseSuppressionofDual-PolarizationFiberGratingLaserthroughExternalDelayedOpticalFeedback作者姓名：劳奕琴指导教师姓名：程凌浩及学位、职称：博士研究员学科、专业名称：工科、光通信与光传感论文提交日期：2016年6月论文答辩日期：2016年5月答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：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

2、的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其他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。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的

3、学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：摘要在光纤通信与光纤传感等领域中，光纤激光器是一类重要的光源。其应用范围广泛，包括激光光纤通讯、激光雷达以及一些精密干涉测量等。本文研究的双偏振光纤激光器，因为其激光腔内存在双折射，可输出两个偏振态正交、频率不同的激光，通过光电探测后产生拍频信号。拍频频率对激光器腔内双折射具有高度敏感性，并且拍频信号具有线宽窄、信噪比高、相对稳定易调谐等优点。由于被传感信号可通过拍频信号检测，因此双偏振光纤激光器在光纤传感领域有着广泛的

4、应用。为了提高双偏振光纤激光器作为传感器时的性能，应尽可能地降低拍频信号自身的噪声。本论文主要针对基于外部时延光反馈降低双偏振光纤激光器拍频信号相位噪声展开以下研究：1.对双偏振光纤激光器的工作原理及其应用技术进行了归纳总结，对近年来稳频技术的发展进行了深入研究。在此基础上得出基于外部时延光反馈的双偏振光纤激光器拍频信号相位噪声抑制方案，也即是将双偏振光纤激光器的一小部分输出功率，经单模光纤延迟线延迟后再由反射镜将其反馈回激光腔，从而降低拍频信号的相位噪声。探讨了这种方案的理论基础。2.实验研究：采用不同长度的单模光纤延迟线作为反馈时延来进行外部光反馈，利用法拉第

5、旋转反射镜（FRM）作为反射单元将双偏振光纤激光器的一小部分输出功率通过光纤延迟线反馈回激光腔内。观察拍频信号的稳定情况，分析不同长度单模光纤作为延迟线时拍频信号的相位噪声。3.基于以上研究结果，在外部反馈回路中接入一个透射式的FRM，双偏振光纤激光器输出的激光经过多次法拉第旋转后再次反射回激光腔内。可明显观察到拍频信号的相位噪声降低。4.外部光反馈部分利用一个与双偏振光纤激光器输出波长匹配的光纤光栅作为反射镜，反馈时延采用不同长度的单模光纤延迟线。实验结果显示：拍频信号的相位噪声随着光纤延迟线增长，噪声降低的幅度越大，但最终逐渐出现饱和现象。同时，还通过实验证明

6、了反馈激光的偏振态对光纤激光器的运行有显著影响。关键字：双偏振光纤光栅激光器，外部光反馈，相位噪声，降噪IAbstractInthefieldofopticalfibercommunicationandopticalfibersensing,fiberlaserisoneimportantgroupoflasersource,whichfindsawiderangeofapplications,includingfiber-opticcommunications,laserradar,andsomeprecisioninterferometricmeasureme

7、nts,etc..Thedual-polarizationfiberlaserstudiedinthisthesiscanoutputtwoorthogonallypolarizedmodeswithdifferentfrequenciesduetotheintra-cavitybirefringencewhichcangenerateabeatsignalafterphotodetection.Thefrequencyofthebeatnoteishighlysensitivetothebirefringenceofthelasercavity.Moreover

8、,theb