近几年，随着光纤制备技术的发展，光纤激光器输出波长实现了超宽波长覆盖。单频光纤激光是光纤激光技术领域正在快速发展一个重要分支。单频光纤激光因其超窄光谱线宽、超长相干长度等特征，在光纤传感、相干激光雷达、大功率相干合成、相干光通信、光原子钟、引力波探测等领域有重要的应用前景。连续单频光纤激光器作为单频光纤激光器的一个研究点，近年来在国内外的研究中发展十分迅速。其在光纤通信、光纤传感、引力波探测、激光雷达、非线性频谱转换、光谱学等领域有着广泛的应用。例如，与基于后向散射测量的光时域反射（OTDR）技术比较，基于频率调制连续波方式的相干频域反射技术（OFDR）具有更高的灵明度、更大的动态范围和更好的测量精度。而OFRD技术要求对单频激光光源的频率进行连续、线性的调制。

要实现单频光纤激光器频率连续可调，在激光器的腔体设计上必须采用合理的工作结构。目前，激光腔的主要实现技术方案有环形腔和线性腔。相比于环形腔腔长长、结构复杂、且容易出现跳模，线性腔具有结构简单、不易跳模、工作稳定、效率高、易于实现全光纤化的特点，所以被广泛采用。线性腔光纤激光器包括分布Bragg反射（DBR）和分布反馈（DFB）两种谐振腔结构。为了实现光源频率在较大的范围内连续、线性可调，国内外相关的研究人员尝试了不同的实验方式。目前主要方法是对整个 DBR 腔的长度进行调节以实现光纤激光器频率调制的目的。对于以传统低增益石英基质光纤为增益介质的激光器，由于其腔长相对较长，需要将整个激光腔附着在调制器上通过拉伸以获得相对大的腔长改变。这样在频率调制的过程中，除了改变激光腔长度之外，还会对 DBR 腔两端的光纤光栅造成影响，从而改变其反射中心波长、反射带宽或者反射率等，影响频率调制的稳定性，从而会导致频率调制的不稳定性和非线性。

本设计采用合适的高增益光纤代替传统的低增益石英光纤以缩短光纤激光器腔长，在短腔中，只要使拉力和压力作用在激光腔的中心位置就可以有效改变激光腔的长度，不会对光纤光栅产生影响。同时拉力采用PZT（压电陶瓷）来产生。具体工作包括设计PZT驱动电路，使其具有良好的动态响应特性，保证单频光纤激光器的输出频率能连续稳定、线性可调。

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容

1.熟悉单频光纤激光器的基本结构及工作原理；

2.概述单频光纤激光器频率调制的有效方案，分析各个方案的优势及不足；

3. 掌握PZT的相关特性和使用；

4.选择合适的PZT并完成激光腔的封装；

5.设计PZT驱动电路；

6. 设计单频光纤激光器的控制电路；