再生锁模光纤激光器的稳定控制

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1、再生锁模光纤激光器的稳定控制StableControlofRegenerativeMode-lockingFiberLaser学科专业：信息与通信工程研究生：汤轲指导教师：于晋龙教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十二月摘要光窄脉冲是指持续时间短、频谱宽、峰值功率高的光脉冲，其在测量领域发挥着举足轻重的作用。每一次光窄脉冲技术的发展都会带来测量技术精度的飞跃，甚至因此产生一些新的学科如飞秒化学。而产生光窄脉冲的方法中，最方便、灵活、实用的便是锁模激光器的方法。锁模激光器通过对光谐振腔的纵模进行锁

2、定，使得各个输出纵模相位差恒定。本文针对再生锁模光纤激光器产生光脉冲的结构，对再生锁模光纤激光器的稳定性进行了研究。再生锁模光纤激光器由光谐振腔和光电再生腔耦合而成，两个腔的腔长决定了两套不同的基模，其中一个基模对准后形成了光谐振。但是，外界的温度变化、振动干扰会导致光谐振腔和光电再生腔的腔长发生长度的变化，直接导致两套基模的漂移。由于注入牵引的作用，腔长漂移在小范围内谐振腔的光脉冲不会崩溃，但会引起相位噪声的恶化。但腔长漂移超过一定的范围，光谐振腔内的锁模光脉冲会消失。本文针对再生锁模光纤激光器中遇到的

3、两个腔的腔长控制问题，分析了再生锁模光纤激光器的基本原理和基本结构，分析了腔长不稳定带来的性能恶化。通过锁模环检测光谐振腔腔长漂移的方法，借助压电陶瓷光纤拉伸器补偿腔长漂移，实现反馈控制。利用混频器比较调制器前后的相位信号检测光电再生腔的腔长漂移情况，实现了光电再生腔的腔长控制。此外，利用全保偏器件抑制了偏振噪声带来的影响，利用恒温油浴结构实现光纤温度的精确控制，利用光学隔震平台实现了振动的最大程度的抑制。经过两个腔的联合控制，实现了再生锁模光纤激光器光脉冲重复频率的长时间稳定，再生锁模光纤激光器长时间运

4、行不会出现崩溃。文章最后给出了实验输出的光谱、电谱和光脉冲的图片。关键词：再生锁模，压电陶瓷，频率稳定性，腔长控制IABSTRACTNarrowopticalpulseispulsewithshortduration,widespectrumandhighpeakpower.Itplaysanimportantroleinthefieldofmeasurement.Thedevelopmentofnarrowopticalpulsetechnologywillleadtotheleapofmeasurem

5、enttechnologyprecision,andevenproducesomenewsubjects,suchasfemtosecondchemistry.Themostconvenient,flexibleandpracticalmethodforproducingnarrowpulsesisthemethodofmode-lockedlasers.Themode-lockedlasercankeepthephasedifferenceofeachlongitudinalmodeconstantby

6、lockingthelongitudinalmodeoftheopticaloscillationcavity.Inthispaper,thestabilityoftheregenerativemode-lockedfiberlaserisstudied.Theregenerativemode-lockedfiberlaseriscomposedofanopticaloscillationcavityandaoptoelectronicregenerativecavity.Thelengthofthetw

7、ocavitiesdeterminestwosetofdifferentfundamentalmodes.Oneofthefundamentalmodesisalignedtoformopticaloscillation.However,temperaturechangeandvibrationdisturbancewillchangethelengthoftheopticaloscillationcavityandtheoptoelectronicregenerationcavity,anddirect

8、lyleadtothedriftofthetwobasicmodes.Becauseoftheeffectofinjectiontraction,thecavitylengthdriftwillnotcollapseinasmallrange,butitwilldeterioratephasenoise.Whilethecavitylengthdriftisbeyondacertainrange,themode-lockedp