《基於超長結構的喇曼光纖雷射器的理論及套用研究》是依託南開大學，由丁鐳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於超長結構的喇曼光纖雷射器的理論及套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁鐳
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超長結構喇曼光纖雷射器與常規喇曼光纖雷射器相比，腔長增加幾個數量級，具有獨特的運轉機制和工作特性，特別是可以依靠隨機分布反饋形成雷射振盪，是以前從未研究過的，而對這種新物理機制的研究將導致多種新型套用技術的產生，例如光信號長距離無損耗傳輸和光纖型隨機雷射器。因此我們重點針對輸出模式無序演化、隨機分布反饋致雷射激射等新效應提出超長喇曼光纖雷射器理論與技術的研究，擬採用雙光柵、隨機分布反饋結構，並首次提出級聯、環形腔等新結構來構建雷射器，研究泵浦光和反饋光柵對輸出雷射的影響、瑞利散射所起的作用、超長腔內雷射振盪的形成過程、非線性效應對模式演化的影響等問題，著重發現超長喇曼光纖雷射器具有的新現象、新機制及其在信號傳輸、超連續譜產生、多波長激射等方面的套用價值。研究內容涉及雷射物理、非線性科學、無序系統理論、紊流理論等領域的研究範疇，具有豐富的物理內涵，將開闢一個與諸多學科密切結合的新的研究領域。
結題摘要
超長結構喇曼光纖雷射器（UL-RFL）與常規喇曼光纖雷射器相比，腔長增加幾個數量級，具有獨特的運轉機制和工作特性，特別是可以依靠隨機分布反饋形成雷射振盪，是以前從未研究過的，而對這種新物理機制的研究將導致多種新型套用技術的產生，例如光信號長距離無損耗傳輸和光纖型隨機雷射器。項目組圍繞研究目標，立足創新，順利完成了各項研究工作，獲得了多項研究成果。主要包括：1. 建立並完善了適用於不同結構、不同泵浦方式UL-RFL的理論模型。2. 建立UL-RDL實驗研究平台，對雙光柵反饋結構、光柵—Sagnac環反饋結構UL-RFL進行理論和實驗研究，其中光柵—Sagnac環反饋結構UL-RFL實現了二級Stokes雷射激射，最大輸出功率為65.3mW，斜率效率30%。3. 採用Sagnac環結構觀察並證實UL-RFL輸出雷射具有部分相干性。4. 對連續光泵浦雙光柵反饋結構UL-RFL產生超連續譜進行理論研究，給出了超連續譜產生的物理機制與各非線性效應的演化過程。5. 在對基於雙光柵反饋結構的UL-RFL中光信號的傳輸進行研究時發現，當光纖長度為100km時，信號功率起伏也僅為1.55dB，而且光纖光柵反射率對信號功率起伏的影響取決於傳輸距離：在腔長大於60千米情況下，信號功率起伏隨光纖光柵反射率增大而增大；在小於60千米情況下，信號功率起伏隨光纖光柵反射率增大而減小。6. 在對隨機分布反饋結構UL-RFL進行理論研究時發現，當泵浦功率一定時，光纖存在最佳長度，可使前向輸出Stokes雷射功率達到最大值。7. 在對偏振光泵浦隨機分布反饋UL-RFL進行理論研究時發現，偏振光泵浦可將前向輸出雷射閾值降低300mW。8. 在進行光纖中渦旋光的產生與傳輸的理論研究時，設計了一種環形光子晶體光纖，TE01, HE21和TM01模式的有效折射率差分別為4.59x10-4和3.62 x10-4，波長在1550 nm 時, TE01 模式的渦旋光的非線性係數為1.37 W-1•km-1。我們的研究對UL-RFL具有的新現象、新機制及其在信號傳輸、超連續譜產生等方面的套用價值進行了有益的探索。研究內容涉及雷射物理、非線性科學、無序系統理論、紊流理論等領域的研究範疇，具有豐富的物理內涵。
