可调谐窄线宽单频光纤激光器的研制

ISO
WDM
DBR fiber laser
r
PZT OSA Driver
实验设计 基于PZT调谐可调谐DBR激光器实验原理
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研究方案
实验结果
课题背景
实验设计
总结与展望
实验设计 实验结果
实验结果 基于温度调谐可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于温度调谐可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于温度调谐可调谐DBR激光器实验
2. 目前在国内外的文献中，还没有基于PZT输出波形连续 调谐可调谐光纤激光器的记载和介绍，因此本实验具有 一定的创新性。
实验结果 基于PZT闭环连续调谐的可调谐DBR激光器实验
研究方案
实验结果
课题背景
实验设计Leabharlann Baidu
总结与展望
总结与展望
阅读文献
实验结果
完成内容
理论研究
实验设计 比赛评委 总结与展望
激光器制作
实验结果 基于温度调谐可调谐DBR激光器实验
开环系统
离散
PZT调谐实验 离散 闭环系统 连续
实验结果 基于PZT调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT开环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT开环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT开环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
3. 基于PZT闭环离散调谐的可调谐光纤激光器由于闭环控 制系统对压电陶瓷的驱动电压给予了一定的线性补偿， 因此压电陶瓷的伸缩量呈现出了线性特征，这也使DBR 激光器产生了线性的应力调谐，基于PZT闭环离散调谐 的DBR激光器具有结构简单、成本低、操作方便等优点。
实验结果 基于PZT闭环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
可调谐窄线宽单频光纤激光器的研制
研究方案
实验结果
课题背景
实验设计
总结与展望
课题背景 毕业答辩
本论文以国家自然科学基金项目：基于 ROFDR的超长距离分布式光纤温度传感器关 键技术的研究 （No：60807033）作为依托。
课题背景 项目支撑
可调谐窄线宽单频激光器专 门针对超远距离、超高精度 和高灵敏度的市场应用，例 如石油勘探、军事国防、管 道监控、激光雷达等，是光 纤传感技术发展之最新成就。
1. 三次随机实验结果的温度的加载和卸载曲线在调谐范围 内呈现严重的迟滞性和非线性，调谐范围大约0.4nm。 2. 三次随机实验曲线，无论是加载曲线还是卸载曲线都没 有重合，这就说明了此方法调谐不具备重复性。 3. 基于管式电阻炉的温度控制的可调谐DBR激光器具备迟 滞性、不重复性而且属于非线性调谐。
ISO
OSA
研究方案 DBR光纤激光器结构图
9
研究方案 光谱图
10
研究方案
实验结果
课题背景
实验设计
总结与展望
总体设计 实验设计
980nm pump
DBR fiber laser ISO WDM
OSA
Oven Driver
实验设计 基于温度调谐可调谐DBR激光器实验原理图
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980nm pump
展望
谢
谢！
1. 三次随机实验结果可以看出PZT开环离散控制具有微小 的迟滞现象，同时也存在一定的不闭合性，调谐范围大 约为0.8nm。 2. 三次随机实验结果我们可以看出此方法调谐展现出了一 定的重复性，即多次重复调谐也保证一定的准确性。
3. 压电陶瓷是用电压直接控制的，就导致压电陶瓷的伸缩 性本身是非线性的，这使DBR激光腔的应力调谐产生了 非线性，最终输出激光波长呈现出了非线性变化。
实验结果 基于温度调谐可调谐DBR激光器实验
1. 使用电阻炉作为温度调谐装置造成调谐过程严重迟滞性 和非线性的主要原因是DBR激光腔被固定在电阻炉中时 处于悬空状态，不直接接触电阻炉而且依靠空气把温度 传导在DBR激光腔上，这就导致温度不能及时的传导到 激光腔上，这就使温度控制不够精确；再者电阻炉本身 功率很高，加热速度很快，进行较低温度下的精确控制 很难完成。 2. 调谐过程终究还是不易控制，热传递速度缓慢，决定调 谐过程缓慢，导致实际应用价值并不高。
研究方案
实验结果
课题背景
实验设计
总结与展望
课题背景 研究方案
掺铒增益光纤
准分子激光器
匹配光栅对
光栅
泵浦光源
DBR光纤激光器 Tuning Units 驱动 温度 980 泵浦光
激光腔长 调谐长度 增益光纤
光谱仪
窄线宽？ 线性调谐？ 调谐范围？
研究方案 工艺技术路线图
Pump
WDM
DBR Fiber Laser
采用了闭环反馈系统，锯齿波设定峰值为90μm，频率 为1Hz，由于PZT对光纤光栅的应力调谐中只有拉伸调谐， 因此频偏设定为零。
实验结果 基于PZT闭环连续调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT闭环连续调谐的可调谐DBR激光器实验
1. 三个周期的的调谐曲线，输出激光的中心波长在1s的周 期内线性稳定快速的被调谐到峰值，1s后马上回落到调 谐初态开始下一个周期的调谐，形成了连续调谐。调谐 范围约为0.8nm。
现在国外产品在基于可调 谐光源的光纤传感系统的 市场中占有主导地位。
课题背景 选题的意义和国内外现状
Er-doped fiber
980nm 1550nm Pump
FBG1
980nm
980nm
1550nm
FBG
FBG
1550nm
Out put
FBG2
1550nm
Tuning Units
DBR 激光腔 调谐系统
课题背景 工作原理
基于单纵模窄线宽光纤激光器的光纤传感 技术，可广泛应用于石油天然气管道的泄 漏监测全球现有500万公里石油天然气管道， 目前依靠人工巡逻的方式进行监测、电力 系统的输电损耗监测。
PowerPoit 2003
由于当前的高压线路缺乏精确的温压力探 测，每年损失电能上千亿美元。
课题背景 应用前景
自我总结
比赛评委 总结与展望
作品展示
激光器的便携性、高效性是 其发展的必然趋势，要想追 上国际发展的步伐，我们就 必须不断优化和改进光纤激 光器，从国际中先进的可调 谐光纤激光器中总结经验学 习其优点，为祖国的光纤传 感网络提供自主研发的优质 光源。 作为未来通信行业从业者 的我们，是任重而道远。 比赛评委 总结与展望
实验结果 基于PZT开环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT闭环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT闭环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
实验结果 基于PZT闭环离散调谐的可调谐DBR激光器实验
1. 三次随机实验中的加载曲线和卸载曲线在90μm的调谐范 围内几乎没有迟滞现象，彼此闭合且都为线性 ，调谐范 围大约为0.8nm。 2. 三次随机实验结果我们可以看出此方法调谐展现出了较 好的重复性，即多次重复调谐也可以保证较高的准确度。