【摘 要】
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传统的半导体激光器与单模光纤之间存在模场失配，从而造成耦合效率较低，尽管采用微透镜进行耦合，耦合效率仅能达到40％-60％，耦合损耗达3dB-4dB。提高入纤光功率、降低耦合损耗是改善
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传统的半导体激光器与单模光纤之间存在模场失配，从而造成耦合效率较低，尽管采用微透镜进行耦合，耦合效率仅能达到40％-60％，耦合损耗达3dB-4dB。提高入纤光功率、降低耦合损耗是改善光纤通信系统性能的主要途径。光纤激光器可通过在有源掺杂光纤直接写入光纤光栅形成激光器的谐振腔进行选频，光纤激光器与传输光纤可熔为一体。掺铒光纤具有较宽的增益带宽，且位于光纤通信最佳窗口1550nm波段上，通过直接在掺铒光纤上写入相移光栅可以实现分布反馈式(DFB)光纤激光器，其结构简单，稳定性好，并且具有单纵模，窄线宽等优点，具有广泛的应用前景，成为研究热点。在一些高速调制系统中要求光源输出具有稳定的偏振状态，减小啁啾噪声引起的信噪比降低，这时需要具有偏振特性的光纤激光器。
因此，本文研究了基于相移光栅的掺铒光纤激光器及基于相移光栅的保偏掺铒光纤激光器。首先由耦合模方程出发推导了相移光栅的光场传输方程，结合掺铒光纤激光器的速率方程，得到了相应的传输矩阵方程，从而建立了掺铒光纤激光器的计算模型。然后利用该计算模型对掺铒光纤激光器的基本输出特性进行了分析，并针对不同的激光腔体损耗对光纤激光器进行了优化设计。结果表明，在制作相移光栅光纤激光器时，由于损耗的影响使光栅长度及耦合因子的选择范围减小；可选择光栅长度及耦合因子的最佳值使得激光器具有最佳输出。接着设计了一种基于相移光栅的保偏光纤激光器，利用偏振烧孔效应可以实现稳定的具有开关性能的单偏振单波长或空间分离的双波长稳定输出，然后建立了基于相移光栅的保偏光纤激光器传输方程，并利用该方程对其输出特性进行了仿真分析，具有偏振特性的激光器在相干检测及光传感具有重要应用。
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