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本论文针对具有环形结构的单频光纤激光器,主要包括环形滤波镜结构与环形腔结构,进行了理论和实验研究。具体研究内容如下:首先根据掺镱光纤的能级跃迁结构和速率方程,对掺镱光纤进行了数值计算仿真。在单频光纤激光器理论研究的基础上,计算了动态光栅的半高宽,提出采用环形滤波镜实现单频光纤激光器的技术方案,并对1064nm单频光纤激光器进行实验研究。本激光器实现的单频信号光波长为1063.9nm,饱和吸收光纤的最佳长度为8m,多纵模和单纵模振荡的斜率效率分别为7.7%和5.1%。泵浦功率为500mW时,单频最大输出功率为21.5mW,3h内信噪比波动性小于0.5dB。其次从光纤光栅(FBG)耦合波理论出发,建立了 FBG温度响应的数学模型。在实验上通过改变FBG的温度,调谐单频光纤激光器的出射波长:在30℃到200℃的范围内,出射中心波长漂移了 1.3nm,漂移系数为0.077nm/10℃。进而将环形滤波镜(LMF)放入-10℃到170℃的环境中,实验验证了激光波长不会随温度的改变而改变,稳定在1064.18nm。针对测量信号光的线宽,对延迟自外差法进行了理论推导,仿真了不同延迟时间下的功率谱密度函数;然后利用25km延迟光纤和100MHz声光移频器组成延迟自外差系统,测量了信号光的线宽,得到的信号线宽低于测试系统的分辨率。然后针对环形复合腔方案的单频光纤激光器,构建并测试了中心波长为1064.48nm,斜率效率为6.2%,最大输出功率为26.7mW的单频光纤激光器。通过对比实验证实了环形复合腔的优异选模能力,测得的信号光线宽小于10kHz。最后,针对马赫-泽德(M-Z)干涉腔结构,首先实验证实了 MZI的梳状响应光谱;然后将其应用于光纤激光器中,得到中心波长1064.32nm,斜率效率7.5%,最大输出功率为32.6mW的单频光纤激光器。通过频谱分析验证了 M-Z干涉腔的选模作用,测得信号光线宽小于10kHz,其功率稳定性测试波动小于0.2mW。