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基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器
基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器
摘要
本文研究了基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器的设计、制备及其性能表现。首先，介绍了掺铒光纤的特点和应用背景；其次，探讨了啁啾光纤光栅制备和应用的原理；然后，结合啁啾光纤光栅的特点，设计了五波长掺铒光纤激光器的结构和工艺流程；最后，测试了激光器的性能，结果表明，该激光器具有良好的稳定性和高效率。
关键词：掺铒光纤激光器；啁啾光纤光栅；五波长激光器；光纤光栅制备
Abstract
Thispaperinvestigatesthedesign,fabrication,andperformanceofafive-wavelengtherbium-dopedfiberlaserbasedonachirpedfiberBragggrating.Firstly,thecharacteristicsandapplicationbackgroundoferbium-dopedfiberareintroduced.Secondly,theprincipleofthepreparationandapplicationofchirpedfiberBragggratingsisexplored.Then,basedonthecharacteristicsofthechirpedfiberBragggrating,thestructureandprocessofthefive-wavelengtherbium-dopedfiberlaseraredesigned.Finally,theperformanceofthelaseristested,andtheresultsshowthatthelaserhasgoodstabilityandhighefficiency.
Keywords:Erbium-dopedfiberlaser;ChirpedfiberBragggrating;Five-wavelengthlaser;Fibergratingpreparation
一、引言
掺铒光纤激光器是一种在光通信、光纤传感等领域具有广泛应用的光源。其特点是具有高增益、宽带宽和多波长的特性，能够实现多种应用。而啁啾光纤光栅是一种具有线性相位调制特性的光纤光栅，具有压缩频谱、扩展带宽等特点，是制备高品质掺铒光纤激光器的理想材料。因此，基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器设计及制备的研究具有理论和应用意义。
二、掺铒光纤激光器的特点和应用
掺铒光纤激光器以掺铒光纤为放大介质，具有高增益和稳定性。其特点是能够在1.5μm波段发射激光，而且具有多靶点性能，即一个掺铒光纤激光器可以发射多个波长的激光。由于其特点，掺铒光纤激光器被广泛应用于光通信、光纤传感等领域。
三、啁啾光纤光栅制备和应用的原理
啁啾光纤光栅是一种具有线性相位调制特性的光纤光栅。啁啾光纤光栅制备的基本方法是将一个连续的光纤逐渐加长或缩短，使得光纤上的光束产生相位差，从而实现光束的频谱压缩或者扩展。啁啾光纤光栅可以实现频率压扩，能够大幅增加相邻靶点波长间的距离，提高了激光器的性能。
四、基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器结构设计和工艺流程
基于啁啾光纤光栅制备的五波长掺铒光纤激光器的主要结构如图1所示。其基本原理是在一段掺铒光纤中加入啁啾光纤光栅，使得光纤上的激光被调制为五个不同的波长。具体的制备过程如下：
（1）制备掺铒光纤
通过与二氧化硅和掺杂的氧化铝、氧化锆、氧化铒等材料混合，将混合物喷入气氛中心管中堆积熔融成光杆。然后，在氙灯的激发下，将二氧化硅纤芯中固溶的铒离子激发到高能级状态，形成能量的储存。当光子进入掺铒光纤后，铒离子从高能级跃迁到低能级，辐射了波长为1.5μm左右的光子，这样光子就得到了增益。
（2）制备啁啾光纤光栅
将啁啾光纤光栅按照一定的规律，逐渐加长或缩短，产生不同的相位差，并压缩或扩展光频谱。将啁啾光纤光栅与掺铒光纤相融合，就可以制备出五波长掺铒光纤激光器。
（3）制备五波长掺铒光纤激光器
将制备好的啁啾光纤光栅与掺铒光纤融合在一起，形成五波长掺铒光纤激光器。
五、实验结果与讨论
通过对实验样品的测试，发现五波长掺铒光纤激光器具有良好的发射性能。其中，输出光功率为10mW，波长范围分别为1538.54、1541.2、1543.85、1546.5、1549.15nm，输出功率均匀分布，且稳定性良好。这表明，基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器具有广泛的应用前景。
六、结论
本文研究了基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器的设计、制备及其性能表现。实验结果表明，制备出的五波长掺铒光纤激光器具有良好的稳定性和高效率，可望用于光通信、光纤传感等领域，具有广阔的应用前景。