多波长布里渊掺铒光纤激光器及其应用研究.doc

多波长布里渊掺铒光纤激光器及其应用研究多波长布里渊掺铒光纤激光器(MBEFL)结合了布里渊非线性增益和掺铒光纤线性增益,其输出具有高转换效率、窄线宽、低阈值、高信噪比和固定的波长间隔等特点,在全光通信和光纤传感领域有着潜在的应用价值。随着信息容量需求的急剧增长,高速大容量长距离光通信将成为下一代通信网络的发展趋势。密集波分复用技术是应对光通信频率资源紧张的有效手段,该技术要求信道的频率间隔符合ITU-T的频率网格(如lOGHz,25GHz,50GHz等)。因此,具有不同通道间隔的多波长布里渊掺铒光纤激光器有可能成为未来理想的光通信光源。另外,多波长布里渊掺铒光纤激光器还可以用于微波光子学领域(如光生微波信号和微波光子滤波器),以克服全光通信或无线光通信中的“电子瓶颈”问题。还有,布里渊光纤传感具有温度与应变同时测量的优点,在大桥、隧道、大坝、铁路、舰船、航空航天、电力等行业有着广泛的应用。布里渊掺铒光纤激光器在室温下可以产生稳定的多波长布里渊信号,利用高阶布里渊信号对温度和应变的高灵敏度响应特性,可以实现高灵敏度的温度或应变传感。因此,深入开展对多波长布里渊掺铒光纤激光器及其应用的研究从学术上和工业应用上都有重要意义。本论文的研究工作主要有：1、对多波长布里渊掺铒光纤激光器的波长间隔拓宽方法进行了研究,提出了基于低阶布里渊频移器相互交错连接实现高阶布里渊频移频移器,从而获得多倍布里渊频移波长间隔的多波长光纤激光器的方法,并对三倍的和四倍的布里渊频移间隔的多波长光纤激光器进行了实验研究。实验结果表明,所设计的三倍和四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器在室温下工作稳定、输出宽带可调谐、光信噪比高。其中三倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器输出波长数随着泵浦光波长的变化而有差异,但是不同波长输出光的功率稳定性良好。通过在腔内插入一个可调带通滤波器,可以实现输出波长在30nm的范围内(1535nm-1565nm)连续可调。四倍布里渊频移间隔的多波长光纤激光器能输出稳定的4个高光信噪比波长通道,波长通道间隔为0.353nm,总平均光功率为4.2dBm,功率上下波动范围为±0.03dB。2、提出一种基于自种子布里渊多波长光纤激光光源的微波光子滤波器实现方案,实验研究表明该微波光子滤波器呈现单通带特性,通过调节自种子多波长布里渊光纤激光器的输出光谱,滤波器的中心频率及3dB带宽可以实现调谐性能。100km延迟色散光纤长度下,实验测得中心频率可在5.76GHz-5.96GHz范围内可调,滤波器3dB带宽在120MHz-160MHz范围内连续可调。3、基于拍频解调技术,提出了一种基于。-型多波长布里渊掺铒光纤激光器拍频的温度传感器,该传感器利用高阶布里渊信号对温度和应变的高灵敏度响应特性,可以实现高灵敏度的温度或应变传感。对各高阶布里渊信号的温度响应特性进行了实验研究,其中第12阶布里渊信号的温度传感灵敏系数可以达到13.08MHz/℃,具有很高的温度测量精度。