线圈型全光纤偏振器的研究

本文采用等效电流法对线圈型全光纤偏振器进行了分析计算.对应于保偏光纤中两正交传输基模的消光比,提出了一种分析保偏光纤弯曲损耗的新方法,这种方法基于将保偏光纤两个不同偏振模式分别等效为两个普通圆光纤的基模,等效参数通过测量不同偏振模式的模场半径来确定.实验证明这种理论计算方法与实验结果一致.最终,我们研制出的线圈型光纤偏振器在1.31μm工作波长下,实测消光比达30dB以上,工作偏振模式插入损耗≤3dB.     

全光增益控制高功率光纤放大器

采用一种简单的双光栅级联结构,通过不同波长的两束控制激光进行增益控制;同时采用两级放大结构,实现全光增益控制光纤放大器高增益和高功率输出。当可调光衰减器功率衰减量分别为33.2dB和3.8dB,输入光功率在-5.1dBm～2.0dBm范围变化时,增益控制光纤放大器的最大输出功率为1.55 W,平均增益和噪声系数分别约为30.3dB和6.4dB,增益漂移小于0.27dB。同时,改变环形腔损耗得到不同的增益,在增益漂移允许范围内(小于0.3dB),增益钳制范围为24.5dB～31.3dB。另外,在双信道情况下,当剩余信道功率为0.74mW和1.57mW时,其增益漂移范围分别小于0.08dB和0.16dB。     

2μm波段双波长间隔可调谐光纤激光器

提出并实验研究了一种2μm波段全光纤间隔可调双波长光纤激光器.该激光器采用传统的环形腔设计,以最大输出功率33dBm的1 565nm光纤激光器为泵浦源,4m单模掺铥光纤为增益介质,腔内为嵌入多模干涉滤波器的Sagnac环的复合滤波结构.该复合滤波器可实现间隔可调谐,高边模抑制比的双波长激光信号输出.通过泵浦功率的控制和对复合滤波器中偏振控制器的调节,实现双波长3nm到80nm间隔可调的激光输出,边模抑制比为60dB,线宽为0.2nm,功率稳定度为±1.5dB/h,双峰能量差小于4dB.     

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.     

被动锁模Yb3+光纤环形腔激光器的研究

 采用974 nm半导体激光器作为泵浦源，超高掺杂Yb³⁺光纤作为增益介质，利用光纤的非线性偏振旋转效应，得到稳定的ps量级锁模光脉冲。泵浦功率220 mW时，激光器锁模阈值功率150 mW，输出功率26 mW，锁模光脉冲中心波长1 046 nm，3 dB带宽6.01 nm，20 dB带宽16 nm，脉宽22 ps，重复频率20 MHz。与同类光纤激光器相比，该激光器输出功率高，具有更好的稳定性。     

双芯光子晶体光纤中的模式干涉

应用全矢量超格子叠加模型分析了双芯光子晶体光纤(PCF)的模式特征.双芯PCF的基模和二次模分别由偏振方向不同的两个偶模和两个奇模组成，讨论了这四个模式的模式电场奇偶性.基于对双芯PCF模式电场奇偶性的认识，讨论了光纤中的矢量模式干涉问题.分析表明，不同偏振态模式的干涉不会引起芯间的功率转移，双芯PCF的芯间功率耦合是由相同偏振模式的干涉引起的.在相同偏振模式干涉过程中，光功率在两个芯子中呈余弦振荡，光纤的两个芯子一般存在约π／2的相位差.还讨论了两个不同偏振方向的耦合系数与波长的关系. 关键词： 光子晶体光纤 双芯光纤 模式 干涉 耦合     

飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下，分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理，研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系，并给出飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980nm半导体激光器作为抽运源，高掺杂短长度掺Er3＋光纤作为增益介质，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23mW时，激光器输出锁模脉冲中心波长1552nm，3dB带宽为7.6nm，重复频率14.0MHz，平均输出功率0.43mW，自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好，且频谱边带幅度小。     

用楔形柱面光纤微透镜耦合的1.3μm SOA组件

运用激光模式耦合理论分析了半导体光放大器(SOA)与单模通信光纤的连接损耗,并设计制作了楔形柱面光纤微透镜用来实现两者的模斑匹配,有效地降低了器件的光耦合损耗.本文介绍了楔形柱面光纤微透镜耦合的1.3 μm半导体光放大器(SOA)组件及其制作方法.该组件的最大增益不小于14 dB,其偏振灵敏度小于1 dB,增益波动不大于0.5 dB.     

基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器

提出了一种基于微光纤Sagnac环的可切换多波长掺铒光纤激光器。微光纤Sagnac环梳状滤波器是由一个腰区直径为5.68μm的微光纤耦合器熔接一段5.5 cm的保偏光纤而成。将该滤波器熔接到光纤环形腔中,通过调节偏振控制器,实现了四波长激光输出。此外还分别实现了稳定可切换的单、双、三波长激光输出,且双波长和三波长激光的输出间隔可调谐。实验结果表明,所有输出激光光谱的3 dB线宽均小于0.027 nm,边模抑制比均大于40 dB,最大可达到58 dB。对输出三波长的激光进行稳定性测试,其在1 h内波长偏移量小于0.028 nm,峰值功率波动量小于0.9 dB。该激光器单色性好、稳定性好,可应用于波分复用及全光通信系统等领域。     

普通单模光纤传输系统的光纤光栅色散补偿研究

通过系统分析光纤光栅的耦合模理论 ,探索、优化光纤光栅的制作过程 ,研制了满足ITU T建议波长的优质光纤光栅。用双透镜和扫描移动平台结合相位掩膜板研制的光纤光栅分别成功实现了 4× 10Gb/s 4 0 0km和4× 10Gb/s 80 0km普通单模光纤传输系统的色散补偿 ,功率代价均小于 2dB ,且最佳功率代价为负值。同时对4× 10Gb/s 80 0km普通单模光纤传输系统的偏振模色散实施长时间的监测 ,系统偏振模色散小于 10 ps,提出了发展 10Gb/s的光通信系统更符合目前我国国情的见解。     

基于高双折射光纤布拉格光栅的自动增益控制掺铒光纤放大器

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益,提出了一种新颖的自动增益控制掺铒光纤放大器的结构:即采用高双折射光纤布拉格光栅产生抽运光,其写制光栅的波峰对应的波长分别为1549.3 nm和1549.83 nm,波长间隔为0.53 nm。通过调整偏振控制器,就实现了单激光或双激光的增益控制。这种设计增益控制范围为40 nm(1530~1570 nm),当输入功率在-40~-15 dBm的动态范围内,双激光增益控制的掺铒光纤放大器的平均增益和噪声系数分别约为22.22 dB和8.69 dB,而它们的漂移分别被钳制在0.69 dB和1.51 dB。系统性能测试表明:双激光控制掺饵光纤放大器在稳定性方面比单激光有着明显的优势。     

基于多模光纤滤波器的可调谐掺铒光纤激光器

研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器利用由单模-多模-单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上,两端分别与一段单模光纤相连,通过调整偏振控制器的状态,实现了中心波长1542～1560nm的不同激光输出。单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为18nm,边模抑制比大于40dB,3dB线宽为0.096nm;进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率,实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。对于可调谐的多波长激光器,通过调整偏振控制器的状态,可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。     

基于半导体光放大器的可调谐多波长光纤激光器

报道了一种新型环形腔可调谐多波长光纤激光器，腔内以半导体光放大器为增益介质，利用高双折射光纤构成的高双折射环形镜的滤波特性，在室温下，获得了基本符合ITU-T标准100GHz的17个波长以上的稳定多波长输出.各信道峰值功率差小于6 dB，线宽小于0.102 nm，信噪比大于25 dB.通过调节高双折射环形镜内的偏振控制器状态实现了这一组波长整体在50GHz范围内连续可调谐.并利用实验方法，对该光纤激光器应用于掺铒光纤放大器对多信道放大性能测试的可行性进行了初步探讨.     

单偏振控制器环形腔光纤激光器实验研究

理论分析了非线性偏振旋转环形腔作为类饱和可吸收体获得脉冲的物理机理。在光纤环形腔结构中,采用单个偏振控制器实现了非线性偏振旋转锁模,直接获得了脉冲宽度为131 fs的超短脉冲输出。实验中,采用性能稳定的976 nm半导体二极管激光器作为抽运源,使用高掺杂浓度的Er3 光纤为增益介质,通过调节偏振控制器,获得了光谱谱宽(3 dB带宽处)为23.5 nm的稳定锁模脉冲输出。脉冲中心波长为1535.9 nm,平均功率为5.91 mW,脉冲重复率为11.20 MHz。     

1083nm窄线宽单频掺镱光纤激光器

提出了一种低噪声、线宽小于4 kHz、波长为1 083 nm的线形腔单频光纤激光器.该激光器引入了偏振控制器来消除线形腔内的空间烧孔效应,从而抑制了多纵模振荡.实验结果表明:泵浦功率在40～200 mW范围内时,可获得稳定的单纵模振荡,且最大输出功率可达46 mW,光学信噪比大于60 dB,其光光转换效率和斜率效率分别为23％和33.3％％;经过1h的观察,测得的激光输出功率以及光谱不稳定性分别小于3％和0.9％;在整个观察期内,没有出现模式跳跃和模式竞争现象.     

基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器

多波长光纤激光器是未来波分复用光通信系统的理想光源,提出和展示了一个基于非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器,非线性偏振旋转诱导的强度相关非均匀损耗能有效地抑制均匀加宽增益介质掺铒光纤中的模式竞争,从而使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出,实验实现了最多18个波长的多波长输出.另外,此激光器没有使用传统的滤波器,而是在激光腔内插入一段保偏光纤,保偏光纤与偏振相关隔离器构成一等效Lyot双折射光纤周期性滤波器.利用这种在线型的双折射光纤滤波器简化了光纤激光器的结构,使它更易于集成.还实验研究了多波长输出随抽运功率的演化,发现抽运功率对多波长的均匀性影响很大.     

增益开关锁模2μm铥/钬共掺光纤激光器北大核心CSCD

首次报道了中心波长为1958nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器,增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20kHz和14.8MHz。将此增益开关锁模光纤激光作为种子源,在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源。超连续谱的最大输出功率为2.17 W,其长波长边已扩展到2750nm,10dB带宽约为640nm(光谱范围1953～2593nm)。     

1.3μm偏振无关半导体光放大器单片集成模斑变换器

用金属有机化学气相外延生长并制作了 1.3μm脊型波导偏振无关半导体光放大器集成模斑变换器 ,器件有源区为同时采用压应变量子阱和张应变量子阱的混合应变量子阱结构以获得TE和TM偏振模式的增益平衡 ,模斑变换器采用一种新型脊型侧向锥形波导结构 ;集成模斑变换器的半导体光放大器远场发散角为 12°× 15° ,接近圆形光斑 ,与平头标准单模光纤耦合损耗为 - 2 .6dB ,在水平和垂直方向上的 - 1dB耦合对准容差分别为± 2 .3μm和± 1.6 μm ;在 2 0 0mA偏置电流下 ,半导体光放大器小信号增益近 2 4dB ,在 12 80～ 1340nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 .6dB。     

增益开关锁模2μm铥/钬共掺光纤激光器

首次报道了中心波长为1958 nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器,增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20 kHz和14.8 MHz.将此增益开关锁模光纤激光作为种子源,在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源.超连续谱的最大输出功率为2.17W,其长波长边已扩展到2750 nm,10dB带宽约为640 nm(光谱范围1953～2593 nm).     

全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器

讨论了自启动被动锁模掺Yb3+光纤环形激光器产生短脉冲的机理,并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器.采用两个976nm半导体激光器级联抽运作为抽运源,高掺杂浓度掺Yb3+光纤作为增益介质,利用光纤的非线性偏振旋转效应,得到自启动、十分稳定的ps量级锁模光脉冲.激光器锁模阈值功率260mW,输出功率25mW,锁模光脉冲中心波长1056nm,3dB带宽11.7nm,重复频率20MHz.与其他结构光纤激光器相比,这种全光纤结构具有更高的效率和更好的稳定性.