对采用相位生成载波解调的光纤激光水听器系统中3 kHz附近频域内固有噪声的产生机理进行了理论推导, 并设计实验进行验证.首先测量得到泵浦激光器的驰豫振荡频率峰值, 随后以400 Hz为间隔逐渐降低相位生成载波信号频率, 观察固有噪声峰值的移动方向和大小.实验结果表明, 随着载波信号频率的降低, 固有噪声峰也向低频方向移动, 移动间隔同样为400 Hz.可知相位生成载波解调算法中高频载波调制信号与泵浦激光器的驰豫振荡频率叠加是形成探测频谱固有噪声的主要原因.通过降低高频载波调制信号频率的方法对驰豫振荡噪声进行抑制, 消除了探测频谱中的固有噪声峰, 得到了较为平坦的本底噪声谱.

以半导体激光器中的复合腔模型和实测的分布反馈光纤激光器的外腔端面反射率为基础, 对不同反射率条件下分布反馈光纤激光器的输出功率进行了仿真, 同时搭建了二基元分布反馈光纤激光器阵列实验平台, 对仿真结果进行了验证.仿真与实验结果表明：外腔反馈光重新注入分布反馈光纤激光器会增加激光器的输出功率, 降低了阵列的输出功率平坦性.并且外腔端面反射率越大, 这种平坦性降低的效果越明显.在构建分布反馈光纤激光器阵列时, 应考虑外腔反馈对阵列输出功率平坦性造成的影响, 尽量选择外腔端面反射率较小的激光器进行组阵.

分析了分布反馈光纤激光器的声波敏感机理, 发现阻断“弦”结构对声振动的传递和响应是隔声隔振封装工艺的关键.根据分析设计了一种主体为弧形中性轴线槽的封装结构, 分布反馈光纤激光器有源相移光栅在一定预拉力下粘结固定在封装结构的槽中, 光栅各点均贴附在弧形平面上.实验结果表明, 这种结构有效消除了声致弯曲等效应的影响, 使激光器窄线宽特性在外界声波和振动冲击下能够得到良好保持.同时, 实现了激光波长大范围的温度调谐, 波长温度调谐系数由10 pm/℃提高到30 pm/℃以上, 且激光器输出性能稳定.

简要介绍了窄线宽激光器技术的现状。针对国内市场对进口窄线宽光纤激光器的依赖，研制了具有自主知识产权的分布反馈光纤激光器样机，突破了有源相移光纤光栅制作技术、隔声隔振封装和有效的功率放大等技术问题，样机功率达到35 mW，线宽小于3 kHz，相对强度噪声低于-115 dB/Hz，主要技术指标已基本接近NKT和NP等先进的国外产品。将样机应用于分布式光纤振动传感系统中，良好地实现了施加信号的解调，信噪比和稳定性完全满足应用要求，并且系统成本远低于进口产品。

在光敏性掺铒光纤上制作了45 mm长非对称相移结构光纤光栅, 构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光, 实现了对前向输出激光信号的放大, 并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性, 利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器, 对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明: 所设计的激光器结构充分利用了泵浦光, 在300 mW的(980 nm)泵浦功率下获得了功率为32.5 mW, 线宽为11.5 kHz, 相对强度噪音为－87 dB/Hz的激光输出.

介绍了目前最常用的两种制作相移光纤光栅的方法，即分步曝光法(或遮挡法)和相位掩膜板移动法，对比分析了两种方法引入相移的物理机制，并利用传输矩阵法理论模型，数值模拟了两种制作方法下的相移光纤光栅透射谱，并分别进行了分布反馈光纤激光器(DFB-FL)的对比实验。结果表明，分步曝光法制作相移光纤光栅时，相移量与光栅中无曝光段的长度及纤芯折射率调制量均有关，难以精确控制相移量的大小，并且存在偏振模竞争问题；而相位掩膜板移动法通过压电陶瓷直线微动台控制掩膜板和光纤相对位移，在光栅中引入相位变换，可以将相移量控制在0~2π范围之内，更容易实现π相移光栅的制作。

为了研究分布反馈光纤激光器的弯曲特性，对光纤激光器输出波长和弯曲半径的关系进行了理论分析和实验研究.理论分析表明,光纤激光器输出波长变化量与弯曲半径平方的倒数为线性相关，并且随着弯曲半径的增大布拉格波长向短波长方向移动；实验中通过对3支不同波长的光纤激光器在弯曲半径分别为10 mm、20 mm、90 mm时输出波长的测量，验证了理论分析的正确性.实验中采用参考光纤激光器法排除环境干扰，对光纤激光器的激射功率进行了耐弯曲测试，并验证了光纤激光器斜率效率优越的抗弯曲特性.结果表明,在测试的32天内，待测光纤激光器激射功率变化量均小于2 dB,为分布反馈光纤激光器做为弯曲类传感应用的研究提供了重要的参考依据.

为了探明分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时,所测得的声压灵敏度高于静压条件下计算所得的声压灵敏度,且动态响应曲线不平坦的原因及其机理,对DFB光纤激光器的动态特性进行了研究。对两端固定并分别置于空气和水介质中的DFB光纤激光器的振动模态进行了数值仿真分析;设计加工了实验夹具,分别对其进行了实验研究。实验测得数据显示,两端固定的裸纤在发生振动时的第一阶固有频率与其夹持长度有关,且随着该长度的增大,固有频率降低;当夹持长度分别为50、55和60 mm时,在空气和水介质中DFB光纤激光器振动的第一阶固有频率分别约为250、200、125 Hz以及200、160、120 Hz,实测数据与仿真分析吻合。结果表明,当DFB光纤激光器受外界激励发生振动时,会引起激光器输出信号幅值的波动,导致其声压灵敏度出现起伏,第一阶固有频率对其具有很大的影响。

提出一种基于相位采样的分布反馈式双波长光纤激光器,在不同的空间位置同时引入相位和采样周期的突变。通过理论分析,这种结构能够实现谐振腔的分离,使不同波长的光波利用不同空间位置的增益介质,克服增益介质均匀加宽引起的模式竞争,实现双波长激射。采用准分子激光器和均匀相位模板,在掺铒光纤上制作波长差为0.46 nm的双波长光纤激光器,能够实现双波长激射。通过实验,对激光器输出功率和光栅强度的关系进行研究,表明输出功率和光栅强度成反比。

An approximative λ/4 -shifted DFB Yb-doped fiber laser was made in the length of 10 cm Yb-doped fiber by double exposure method. Then, it was treated with λ/4-shifted Yb-doped DFB fiber laser with UV trimming. The running characteristic of the laser with scaning F-P interferometer and oscilloscope was observated. SLM Yb-doped λ/4-shifted DFB fiber laser was obtained. The threshold is 20 mW. When pump power was 130 mW. 25 mW SLM laser at 1053 nm was got.