双波长单纵模掺铒光纤激光器设计及实验研究

【作者】 同聪维； 焦明星； 邢俊红；

【机构】 西安理工大学机械与精密仪器工程学院精密仪器系；

【摘要】 双波长单纵模光纤激光器广泛应用于密集波分复用光纤通信系统、光纤传感、光学测量等领域。单色性好的双波长光纤激光光源可增大波分复用系统的容量,提高光纤传感测量的精度,因此双波长单纵模光纤激光器具有重要的研究价值和广阔应用前景。设计了一种双波长单纵模掺铒光纤激光器研究方案,该方案采用环形腔结构,以保偏光纤光栅作为双波长选择元件,通过调节偏振控制器以改变腔内的双折射状态,使激光器以稳定的双波长或双波长中任意一个单波长振荡输出。采用饱和吸收体和复合环形腔进行纵模选择,实现双波长单纵模稳定振荡,其中复合环形腔由长约30m的主环形腔与一个长约2m的次环形腔构成,从而增大激光纵模间隔、抑制模式竞争;采用未泵浦的掺铒光纤作为饱和吸收体进行窄带滤波,使激光器以单纵模运转。理论分析了饱和吸收体及复合环形腔的选模原理,并使用MATLAB仿真研究了不同饱和吸收体长度对选模效果的影响,确定合适的饱和吸收体长度为4m。在未加选模元件时,通过调节偏振控制器,使激光器分别以双波长和单波长振荡,并用光谱分析仪测试了输出激光的光谱特性。当激光器以单波长振荡输出时,用共焦F-P扫描干涉仪先后测试了激光器在无选模元件、饱和吸收体选模、复合腔选模以及饱和吸收体和复合环形腔共同选模四种情况下的纵模振荡特性,并进行了比较分析。实验结果表明:在饱和吸收体与复合环形腔选模方法共同作用下,这种光纤激光器能以双波长单纵模稳定振荡输出,双波长单纵模的波长间隔取决于保偏光纤光栅的两个中心波长之差(约为0.344nm)。更多还原