基于DMD的波长可调谐被动锁模激光器的研究

论文摘要

激光锁模技术可以广泛地应用于光通信、激光加工、光谱分析、光传感、光学信号处理等领域。由于锁模光纤激光器具有结构紧凑、工作稳定性高等特点而成为锁模激光领域的一个研究热点。另一方面,数字微镜器件（DMD）作为一种非常成熟的光调制器,具有调制灵活、偏振无关、性能稳定等优点,仅通过软件控制即可达到对输出波长的大范围连续稳定快速调谐的目的。本论文从理论和实验两方面对基于DMD的波长可调谐被动锁模光纤激光器进行了较为深入细致的研究,利用DMD进行波长调谐,利用非线性放大环形镜（NALM）技术进行锁模,最终实现了输出波长可以灵活调谐的脉冲光,并取得了一些创新性成果。论文所完成的主要工作如下:（1）通过分析NALM锁模原理,结合掺铒光纤（EDF）速率方程和脉冲非线性传输方程,建立NALM激光器数学模型并进行仿真。在此基础上搭建了腔长为120米的NALM锁模光纤激光器,实现了重复频率1.7 MHz的稳定锁模脉冲输出,并在实验中分析了泵浦功率、谐振腔长对锁模激光输出特性的影响。（2）通过对DMD滤波原理和衍射特性的分析,搭建了基于DMD的可调谐光学滤波器,并对DMD的滤波性能进行测试,证明其具有对波长和带宽同时进行调谐的性能。（3）在（1）和（2）的基础上搭建了基于DMD的波长和脉宽都可调谐锁模激光器,激光器实现自启动锁模,并且中心波长可在1538nm-1565 nm范围内连续调谐,调谐步长可以通过控制DMD进行选择,精细调节可小于0.1nm。利用控制DMD滤波器的滤波带宽来控制锁模激光的脉宽,实现脉宽的调谐。论文的主要创新点为:首次提出基于DMD的波长和脉宽都可调谐的被动锁模光纤激光器,中心波长可在1538 nm-1565 nm的连续调谐,调谐步长可以通过控制DMD进行选择,精细调节可小于0.1nm;同时还能实现锁模脉冲宽度的调谐。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题的背景及意义
•   1.2 锁模光纤激光器的锁模机制
•     1.2.1 主动锁模
•     1.2.2 被动锁模
•   1.3 波长可调谐锁模激光器研究进程
•   1.4 本论文主要研究内容
• 第二章 NALM被动锁模光纤激光器仿真与实验
•   2.1 NALM锁模的基本原理
•   2.2 NALM被动锁模激光器理论模型及数值化
•     2.2.1 EDF行波速率方程及其数值化
•     2.2.2 光信号传输方程及其数值化
•     2.2.3 NALM被动锁模激光器理论模型的建立
•   2.3 仿真结果及分析
•   2.4 NALM锁模光纤激光器实验研究
•     2.4.1 NALM锁模光纤激光器结构设计
•     2.4.2 实验数据分析
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于DMD可调谐光学滤波器设计与研制
•   3.1 DMD的基本结构及其工作原理
•   3.2 DMD的衍射特性
•     3.2.1 菲涅尔衍射与夫琅禾费衍射
•     3.2.2 DMD的衍射光场理论分析
•   3.3 基于DMD滤波系统的搭建和实验结果
•     3.3.1 光学系统组成
•     3.3.2 ZEMAX仿真设计
•     3.3.3 DMD滤波系统的调试及其实验结果分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于DMD波长可调谐锁模激光器的研究
•   4.1 基于DMD波长可调谐锁模激光器的搭建
•   4.2 实验结果展示
•   4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录与参与项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 汪硕

导师: 吕敏

关键词: 非线性放大环形镜,数字微镜器件,波长可调谐,被动锁模,光纤激光器

来源: 中央民族大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 中央民族大学

分类号: TN248

总页数: 69

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