Skip to main content
SUPERVISOR
Asghar Gholami,Masoud Omoomi
اصغر غلامی (استاد راهنما) مسعود عمومی (استاد مشاور)
 
STUDENT
NASTARAN POURSHAB
نسترن پورشب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Design and implementation of narrow linewidth fiber laser
Narrow linewidth single frequency fiber lasers have potential application i wavelength division multiplexing (DWDM) communications, coherent laser radar, high resolution spectrum analysis and various fiber optical sensors. In recent years, the importance of the laser’s Coherent length in some application such as rangefinder has attracted much attention to narrow linewidth fiber lasers. By decreasing the laser output linewidth, the coherent length of the laser increases. In many applications such as rangefinder a laser with linewidth in the order of kHz is needed. The simplest way to restrict the number of modes is to include a bandwidth-limiting element in the cavity. One convenient element is using fiber bragg grating, however the price of the fiber bragg grating is too expensive. Recently Fabry-Perot fiber laser with short cavity length is demonstrated as narrow linewidth fiber laser. Due to their short length, these lasers suffer from a low pump absorption and hence low slope efficiency. Alternatively narrow linewidth fiber laser can be obtained using travelling wave rings. They have potentially high slope efficiencies. Owing to the long cavity lengths, they also give narrow linewidths. Unfortunately they are susceptible to mode hopping. To suppress mode hopping, narrow linewidth filters were used. It has been shown that standing wave saturation effects in un-pumped erbium doped fiber can be used to establish narrow band reflection filters. More recently an un-pumped PM erbium doped fiber was incorporated travelling wave ring as a saturable absorber to establish linewidth narrowing. In this research, we investigate different method and based on the simulation results and the available components a proper method is selected to implement a narrow linewidth fiber laser. In this method Compound sub-rings because of simple design and high efficiency as a filter for decreasing the linewidth is used. The effect of different parameters such as the length of active medium, pumped power, doping concentration,..on the linewidth and operation of the laser analyzed. Then the measurement results is presented and compared with simulation results. Finally our implemented fiber laser with sub-rings has a linewidth of less than 1kHz. Keywords: Fiber Laser, Narrow Linewidth, Compound Ring, Travelling Wave
لیزر‌های تک فرکانس با پهنای طیف باریک به دلیل کاربردهای گسترده مورد توجه قرار گرفته اند و تحقیقات زیادی در این زمینه صورت گرفته است. از جمله کاربردهای این نوع لیزرها می‌توان به سیستم‌های ارتباطی DWDM، رادار لیزری همدوس، فاصله‌یابی، آنالیز کردن طیف با دقت بالا و انواع سنسورهای نوری اشاره کرد. اهمیت طول همدوسی لیزر، در برخی کاربردها مانند فاصله‌یابی برد بلند، باعث شده لیزرهای فیبری با پهنای طیف باریک مورد توجه ویژه‌ای قرار‌گیرند. با توجه به اینکه با کاهش پهنای طیف لیزر، طول همدوسی افزایش می‌یابد، در این نوع کاربردها از لیزر فیبری با پهنای طیف در حدود کیلو هرتز استفاده می‌شود. هدف از پژوهش انجام شده، ارائه روش مناسب برای ساخت لیزر فیبری با پهنای طیف باریک است. ساده ترین راه برای کاهش پهنای طیف، وارد کردن المان‌های محدود‌کننده پهنای طیف درون کاواک است. یک راه مناسب استفاده از توری‌های براگ است. ولی به دلیل قیمت بالا استفاده از توری براگ به صرفه نمی‌باشد. در سال‌های اخیر پیکربندی‌های مختلفی از نوع کاواک حلقه‌ای یا خطی برای این نوع لیزرها ارائه شده است. اخیراً پیاده سازی این نوع لیزر به صورت لیزر فابری پرو با طول بسیار کوتاه (در حد سانتی متر)گزارش شده است. مشکلی که در این ساختار به دلیل طول کوتاه کاواک ایجاد می‌شود، کاهش جذب توان دمش و در نتیجه کاهش بازده خروجی است. پیشنهاد دیگر برای پیاده‌سازی لیزرهای فیبری تک فرکانس با پهنای طیف باریک، لیزر‌های فیبری حلقه‌ای موج رونده است. در این نوع ساختار، به دلیل طول بلند کاواک (در حد متر(، توان خروجی افزایش و پهنای طیف کاهش پیدا می‌کند. ولی افزایش طول کاواک باعث پرش مدی می‌شود. برای حذف این اثر لازم است فیلترهایی با پهنای طیف باریک به کاواک حلقه‌ای اضافه شود. اخیراً استفاده از اثر اشباع امواج ایستا در فیبرPM با آلایش اربیوم برای ایجاد فیلتر با پهنای طیف باریک اثبات شده است. در این پایان‌نامه، افزایش فاصله‌ی بین مدهای طولی در لیزر فیبری حلقه‌ای با اضافه کردن کاواک‌های فرعی به کاواک اصلی انجام شده است. استفاده از کاواک ترکیبی در کاواک لیزر فیبری حلقه‌ای به دلایل مختلف از جمله طراحی ساده، بازدهی مناسب و موجود بودن تجهیزات لازم به عنوان عنوان فیلتری برای تک مد کردن و کاهش پهنای طیف لیزر به کار می‌رود. روش بیان شده با استفاده از نرم افزار متلب شبیه‌سازی شده و تأثیر پارامترهای مختلف از جمله طول محیط فعال، میزان توان دمش، میزان آلاییدگی فیبر محیط فعال بر عملکرد لیزر فیبری مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت ساختار پیشنهادی برای لیزر فیبری با پهنای طیف باریک پیاده‌سازی شده است. پهنای طیف خروجی لیزر درحد 1 کیلو هرتز تخمین زده می‌شود. کلمات کلیدی: 1- لیزر فیبری 2-پهنای طیف باریک 3-کاواک ترکیبی 4-کاواک حلقه‌ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی