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环形腔光纤激光器中光谱边带不对称性特性研究

2013-03-21 14:50
论恒
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  本实验中,为了更好的分析边带不对称性物理机制,将整个环形腔等效为如下模型。由于色散波强度小,非线性效应较弱,对边带不对称性的分析仅考虑激光腔中的线性传输特性。由图1所示的模型,整个系统的透射比表示为

             (2)

  图1 环形腔中激光器等效装置图

  式中T为系统的透射比,θ1 为光经过偏振相关隔离器后快轴y与起偏器投射方向v之间的夹角,θ2 是偏振器方向v与快轴y之间的夹角,Δφl 为该系统产生的线性相移,具体表达式为

  Δφl =2πL(nx - ny)/λs     (3)

  式中nx , ny 为腔内沿两个主轴的平均折射率,λs 为信号光波长。

  由(2)式可知,改变θ1 和θ2 时,其透射比亦会相应改变。如图2中曲线所示,θ1 =π/ 4,θ2 =π/ 4时,主波透射比T达到最大值1;当保持θ2 值不变,改变θ1(如图2中虚曲线所示) ,色散波的光谱透射比相对于主波透射比有很大的漂移。也就是说,改变θ1 ,色散波的光谱透射比会相对于主波透射比向长波方向漂移,色散波和主波发生干涉相长的几率在长波长范围内多一些,从而使得长波范围内的正级数边带数量要比短波范围内负级数边带数量多一些,长波范围内的正级数边带强度也比短波范围内的同等级数的负级数边带强度强一些(如图2所示)。此外,由图2还可以看出,实验中只要调节偏振控制器PC1(调节θ1)至不同的角度,相应的会导致透射比达到极大值并且其中心波长位置发生改变,同时透射比的极大值的大小也相应地发生改变,从而改变不同波长的吸收滤波效果,最后造成激光光谱中心波长两边出现不对称的光谱边带。

  图2 色散波的光谱透射比(虚线)和主波透射比(实线)相对于波长的变化情况

  2、实验结果及分析

  图3所示为环形腔掺Er3+光纤激光器实验装置图。半导体二极管(LD) 激光器(中心波长为980nm)为抽运源。OC1和OC2为输出耦合器,耦合比为90∶10,其中10%为输出端。PD2ISO为特别定制的偏振相关隔离器,它有两方面的作用:1)偏振相关的隔离器将随机偏振入射的光波转变为线偏振光;2)和双折射光纤组合实现了被动锁模的光强敏感的类饱和吸收体的作用。PC1和PC2为偏振片,是为了改变光的偏振态。

  图3 环形腔光纤激光器实验装置图

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