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高稳定平坦化的掺铒光纤光源的研究

作　者: 吴旭
导　师: 房鸿
学　校: 西安工业大学
专　业: 光学
关键词: 光纤陀螺 掺饵光纤光源 饵纤长度 本征温度系数 泵浦功率 波长稳定性 滤波
分类号: O43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文主要研究的课题是高稳定平坦化的掺铒光纤光源。光源作为光纤陀螺极为关键的组成部件,对光纤陀螺的精度和稳定性起着决定性作用。高稳定、宽光谱、高平坦和高功率的掺铒光纤光源是高精度光纤陀螺用最有发展潜力的理想光源。因此,研究用于光纤陀螺的高精度光源,具有重要的实用价值。对掺铒光纤光源进行了理论和实验研究,主要内容概括如下：首先对掺铒光纤光源的理论研究。总结介绍了掺铒光纤光源的国内外研究状况、光源的四种基本结构、工作原理；通过掺铒光纤中铒离子的能级结构简化模型,借鉴激光器的三能级系统模型和光源的传输方程,建立掺铒光纤光源的数学物理模型及相应结构的边界条件；论述了掺铒光纤光源的输出特征参数及温度稳定性的理论基础。其次对双程前向和后向结构掺铒光纤光源进行实验研究。合理选取各种实验器件,搭建光源光路；通过实验测试铒纤的本征温度系数和实验分析铒纤长度、泵浦功率对光源的影响,来确定光源用铒纤长度和泵浦功率大小,实验得到双程前后向光源用的铒纤长度分别为12.2 m和10.1 m,泵浦功率分别为150 mW和160 mW；组装成光源样机进行温度稳定测试,得到双程前后向光源波长稳定性分别为-0.557ppm/℃和-1.18ppm/℃。最后研究了掺铒光纤光源增益平坦化方法。介绍了用于掺铒光纤光源增益平坦滤波器的分类、特点、工作原理及优缺点；采用电介质薄膜滤波器进行了光源的平坦化实验,得到了双程前后向光源光谱的平坦度分别小于±1 dB和±1.2 dB,3 dB谱宽约为24.8 nm和23.3nm；采用级联长周期光纤光栅滤波器,得到双程前后向光源光谱的平坦度分别小于±1.5 dB和±1.2 dB,3 dB谱宽约为26 nm和29 nm；测出两种滤波器相应的透射谱,测试了滤波器对光源稳定性的影响分别为-0.155ppm/℃和4.78ppm/℃。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
主要符号表  8-9
1 绪论  9-14
  1.1 引言  9-10
  1.2 掺铒光纤光源的研究现状  10-13
    1.2.1 国外的研究状况  10-11
    1.2.2 国内的研究状况  11-13
  1.3 论文研究的主要内容及章节安排  13
    1.3.1 论文研究的主要内容  13
    1.3.2 论文的章节安排  13
  1.4 本章小结  13-14
2 掺铒光纤光源的理论基础  14-22
  2.1 掺铒光纤光源的基本原理  14-16
    2.1.1 掺铒光纤的特性  14-15
    2.1.2 掺铒光纤光源的发光机理  15-16
  2.2 掺铒光纤光源的基本结构  16-17
  2.3 掺铒光纤光源的物理模型  17-20
    2.3.1 速率方程组  17-19
    2.3.2 传输方程组  19-20
    2.3.3 边界条件  20
  2.4 掺铒光纤光源的特征参数及温度稳定性的理论基础  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3 双程前向掺铒光纤光源的实验研究  22-33
  3.1 双程前向结构光源实验装置及工作原理  22-23
  3.2 掺铒光纤长度、泵浦功率的优化实验和结果分析  23-30
    3.2.1 掺铒光纤长度和泵浦功率的优化实验  24-27
    3.2.2 铒纤长度对光源的影响  27-28
    3.2.3 泵浦功率对光源的影响  28-30
  3.3 双程前向结构光源的平坦化  30-31
  3.4 双程前向结构光源整体样机稳定性测试  31-32
  3.5 本章小结  32-33
4 双程后向掺铒光纤光源的实验研究  33-43
  4.1 双程后向结构光源实验装置及工作原理  33-34
  4.2 掺铒光纤长度和泵浦功率的优化实验和结果分析  34-41
    4.2.1 掺铒光纤长度和泵浦功率的优化实验  34-37
    4.2.2 铒纤长度对光源的影响  37-39
    4.2.3 泵浦功率对光源的影响  39-41
  4.3 双程后向结构光源的平坦化  41
  4.4 双程后向结构光源整体样机稳定性测试  41-42
  4.5 本章小结  42-43
5 掺铒光纤光源增益平坦化方法的研究  43-51
  5.1 增益平坦滤波器的分类  43-47
    5.1.1 电介质薄膜滤光片  44
    5.1.2 马赫-曾德尔滤波器  44-45
    5.1.3 光纤光栅型滤波器  45-47
    5.1.4 基于高双折射光纤环形镜的增益平坦滤波器  47
  5.2 采用电介质薄膜滤波器滤波实验  47-49
    5.2.1 双程前后向结构掺铒光纤光源的滤波实验  47-48
    5.2.2 电介质薄膜滤波器的温度稳定性  48-49
  5.3 采用级联型长周期光纤光栅滤波器滤波实验  49-50
    5.3.1 双程前后向结构掺铒光纤光源的滤波实验  49-50
    5.3.2 级联型长周期光纤光栅滤波器的温度稳定性  50
  5.4 本章小结  50-51
6 结论  51-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间发表的论文  57-58
致谢  58-60

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学
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