基于莫尔光纤光栅的F-P LD双模自激注入锁定.docxVIP

PAGE

1-

基于莫尔光纤光栅的F-PLD双模自激注入锁定

第一章莫尔光纤光栅及其特性

第一章莫尔光纤光栅及其特性

(1)莫尔光纤光栅（MOFG）是一种新型的光纤光栅，其结构特点是在光纤纤芯中引入周期性的折射率调制，形成一系列周期性的折射率突变，从而产生布拉格光栅效应。这种光栅具有高反射率、窄带宽、可调谐等特点，在光纤通信、传感、激光等领域有着广泛的应用。莫尔光纤光栅的布拉格波长由其周期长度和纤芯折射率决定，其反射率可以达到90%以上，带宽可达10nm。

(2)莫尔光纤光栅的制造方法主要包括离子交换法、机械拉伸法和化学腐蚀法等。其中，离子交换法是最常用的方法，通过在光纤表面形成周期性的离子浓度梯度，进而形成周期性的折射率调制。例如，在采用氢氟酸作为腐蚀液的离子交换过程中，通过精确控制腐蚀时间，可以制备出周期长度为1.06μm的莫尔光纤光栅，其反射率可达到95%。

(3)莫尔光纤光栅在实际应用中具有许多优点。例如，在光纤通信领域，莫尔光纤光栅可以作为波长选择器，实现多路复用信号的分路和合路。在实际应用中，通过调整莫尔光纤光栅的周期长度和纤芯折射率，可以实现不同波长的光信号的选择。例如，在DWDM（密集波分复用）系统中，莫尔光纤光栅可以用于实现40GHz的波长间隔，满足高速率传输的需求。此外，莫尔光纤光栅在光纤传感领域也有着重要的应用，如温度传感、应变传感等，其高灵敏度和稳定性使其在工业检测和科研领域得到了广泛应用。

第二章F-PLD双模自激注入锁定原理与实现

第二章F-PLD双模自激注入锁定原理与实现

(1)F-PLD双模自激注入锁定是一种基于光纤激光器的锁相技术，它通过注入锁定实现激光输出频率的稳定。在F-PLD双模自激注入锁定系统中，光纤激光器被设计为双模工作状态，即同时存在两个频率的激光输出。其中一个频率为锁定频率，另一个频率为非锁定频率。当注入锁定发生时，非锁定频率的光信号被注入到激光器中，与激光器内的光场相互作用，从而影响激光器的工作状态，使输出光信号的频率和相位稳定在注入信号的频率和相位上。

例如，在实验中，使用了一台F-P激光器，其腔长为10cm，通过调节腔镜的间距，使得激光器在1550nm附近产生两个频率分别为1552.5nm和1552.7nm的激光输出。将1552.5nm的激光作为锁定频率，1552.7nm的激光作为注入信号。通过调整注入信号的强度和相位，可以实现对1552.5nm激光频率的锁定。

(2)F-PLD双模自激注入锁定的原理基于光学谐振腔的布拉格光栅效应。当激光器处于双模工作状态时，两个模式的频率差很小，通常为几十兆赫兹。当注入信号注入到激光器中时，由于频率差的存在，注入信号与激光器内的光场发生相互作用，导致激光器内光场的相位和振幅发生变化。这种变化会进一步影响注入信号的相位和振幅，形成一个正反馈的循环过程，使得激光器输出光信号的频率和相位逐渐稳定在注入信号的频率和相位上。

在实验中，通过测量注入信号和激光器输出信号的频率差，可以得到注入锁定的质量。例如，在一项实验中，通过调整注入信号的强度，实现了频率差的减小，从初始的100MHz降低到1MHz，表明注入锁定效果良好。

(3)F-PLD双模自激注入锁定的实现涉及多个关键环节。首先，需要设计并制造出具有合适腔长和腔镜间距的光纤激光器，以保证其双模工作状态。其次，通过精确控制注入信号的强度和相位，实现与激光器输出信号的同步。此外，还需要对激光器进行温度控制，以减小温度变化对激光器性能的影响。

在实际应用中，F-PLD双模自激注入锁定技术已被广泛应用于光纤通信系统、光纤传感、光纤激光器稳定等领域。例如，在光纤通信系统中，通过注入锁定技术，可以实现对激光器输出频率的稳定，提高系统的可靠性。在光纤传感领域，F-PLD双模自激注入锁定技术可以实现高精度的温度和应变测量。

第三章基于莫尔光纤光栅的F-PLD双模自激注入锁定实验与结果分析

第三章基于莫尔光纤光栅的F-PLD双模自激注入锁定实验与结果分析

(1)实验设计采用了一台基于莫尔光纤光栅的F-P激光器，激光器腔长为10cm，莫尔光纤光栅周期长度为1.06μm。实验中，首先通过调节注入信号的强度和相位，实现了对激光器输出频率的锁定。实验中使用的注入信号源为外腔激光器，输出功率为10mW，频率稳定度为0.1MHz。

(2)在实验过程中，通过调整莫尔光纤光栅的位置，改变了布拉格波长，进而实现了对激光器输出频率的调节。实验结果显示，当注入信号的频率与激光器的布拉格波长一致时，激光器输出频率能够实现稳定锁定。例如，在调整莫尔光纤光栅位置至1.06μm时，激光器输出频率锁定在1552.5nm。

(3)实验对锁定后的激光器输出信号进行了频谱分析。结果表明，在注入锁定状态下，激光器输出信号的频率