隨機分布反饋光纖雷射器偏振特性研究

《隨機分布反饋光纖雷射器偏振特性研究》是依託電子科技大學,由王子南擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：隨機分布反饋光纖雷射器偏振特性研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王子南

項目摘要

隨機分布反饋光纖雷射器是隨機雷射器研究領域2010年新形成的重要分支，它被認為在光纖通信與光纖感測等領域具有巨大的套用潛力。隨機分布反饋光纖雷射器在結構上的本質特點在於：它沒有傳統光纖雷射器中用於構成光學諧振腔的反射鏡。因此它具有製作工藝簡單、對結構誤差容忍度高等固有優點。學術界對該類雷射器的工作特性、物理機理的研究剛剛開始。在申請人的前期研究工作中，發現了該雷射器優異的溫度穩定特性，並根據此特性研製了超長距離點式溫度感測系統；此外，還將該雷射器作為分散式放大泵浦源，研製了超長距離分散式感測系統。在本項目中，申請人將以研究該雷射器的偏振相關特性為切入點，對其物理特性進行矢量分析。主要研究內容包括：(1)矢量仿真模型的建立；(2)偏振光泵浦條件下的雷射器特性研究；(3)雷射器的偏振穩定性研究。該研究工作將推動隨機分布反饋光纖雷射器完整物理模型的建立，並為其今後的廣泛套用奠定堅實的理論基礎。

結題摘要

隨機分散式反饋光纖雷射器自2010年以來的快速發展充分表明，這類雷射器具有非常豐富的物理內涵，值得進行深入探索；同時，在這些物理本質尚未充分揭示之前，這類雷射器已經表現出來的寬頻波長調諧能力、輸出穩定性，以及低噪聲分散式放大性能等等，預示著其在通信、感測等領域巨大的套用潛力。本項目旨在以研究隨機分散式反饋光纖雷射器的偏振特性為切入點，通過數值仿真及實驗研究，為進一步揭示其內在物理機制提供關鍵依據，為其性能的提升及今後的廣泛套用奠定堅實的理論基礎。 本項目研究了偏振光泵浦條件下隨機分散式反饋光纖雷射器的新穎特性。在本項目之前對於拉曼增益型隨機分散式反饋光纖雷射器的研究工作均採用的是非偏振光泵浦，而光纖中的受激拉曼散射、受激布里淵散射等非線性效應均與偏振高度相關。本項目的研究結果表明，改變輸入泵浦的偏振態，雷射的閾值、偏振態、偏振度會顯著變化。另外，光纖兩端的功率輸出特性表明，與相同功率非偏振泵浦相比，在偏振泵浦情況下雷射閾值降低，雷射的功率分布發生了明顯變化，前向波功率增強，在光纖泵浦端輸出的後向波輸出效率降低。通過對原有隨機光纖雷射的穩態方程進行了改進，數值仿真結果可以有效闡釋實驗結果；基於上述結論，項目組還實現了基於偏振調控的脈衝輸出型隨機分散式反饋光纖雷射器。項目成果對於隨機分散式反饋光纖雷射器的效率提升、脈衝產生、光放大套用等方面有借鑑意義。 項目組在國際期刊發表SCI論文14篇(二區以上12篇)，在國際會議上發表EI收錄論文7篇，在學術會議上作特邀報告5次；已申請美國發明專利1項並已獲授權，申請中國發明專利6項（2項已獲授權）。相關成果入選由美國光學學會（OSA）組織評選的2014年全球30項光學重要進展；國際上首先提出隨機分散式反饋光纖雷射器概念的S. K. Turitsyn教授在2015年邀請項目負責人為國際光學頂級期刊《Advances in Optics and Photonics》（影響因子10.11）共同撰寫了長篇綜述文章“Recent advances in fundamentals and applications of random fiber lasers” 。