光纤放大器增益饱和对有源光纤环形腔滤波特性的影响

从理论和实验两个方面研究了有源光纤环形腔滤波器输入光功率对光纤放大器增益的影响及由此引起的对有源光纤环形腔滤波特性的影响。在考虑上述影响的情况下 ,对有源光纤环形腔滤波器参数的优化作了讨论     

基于光纤环形腔光数据包循环复制的实验研究

通过实验研究了利用不同分光比耦合器构成的光纤环形腔实现光数据包循环复制的效果，并理论分析了影响复制效果的结构因素。耦合器分光比、光纤环形腔中的损耗和噪声对复制效果有不同的影响。光纤环形腔中光放大器、滤波器的加入，以及光脉冲直流基座的降低，可以明显改善输出的幅值和复制序列长度。但实验显示，接近等幅复制的光放大会引起光纤环形腔的自激。在这一情况下，在输出端增加饱和半导体光放大器（SOA）可提高复制信号的识别效果。     

可调谐环形腔掺铒光纤激光器

使用高掺杂掺铒光纤制成了低噪声的环形腔光纤激光器。通过对文献中报道的环形腔结构光纤激光器输出的分析,指出了其存在的问题,并提出了减小其输出背景噪声的改进方案。通过实验验证了改进后的环形腔结构的低噪声特点,从原理上进行了解释。用不同掺铒光纤长度、泵浦功率、光栅波长及光栅反射率进行了实验,得到它们对输出光的性能影响。这种环形腔结构的光纤激光器可实现1525nm~1565nm连续可调谐输出。     

具有有源闭合腔的光纤光栅传感系统地址查询技术

基于熔融拉锥技术研制的3 dB宽带耦合器的光纤环形镜的工作原理,提出了一种新型的具有有源闭合腔装置的光纤光栅传感系统。在用作闭合共振腔端镜的环形镜中写入十个波分复用光纤光栅传感元,利用共振腔中接入的法布里-珀罗滤波器,通过控制电压对传感光栅的波长扫描,实现对传感地址的查询。用非平衡的迈克耳孙扫描干涉仪将传感光栅的波长漂移信息变为相移信息,实现传感信号的解调。系统传感灵敏度的实验值为1.5835°/10-6ε,与理论值(1.6662°/10-6ε)基本吻合。     

耦合光纤环形腔干涉仪列阵

本文首次提出耦合光纤环形腔干涉仪列阵,并给出其耦合波方程和矩阵理论以描述其输出特性。分别计算了由2～4只单模光纤方向耦合器构成的耦合光纤环形腔干涉仪列阵的输出特性。结果表明,适当地选择诸耦合器的参数,耦合光纤环形腔干涉仪列阵优于单个光纤环形腔干涉仪的带通特性和更宽的光谱范围。     

光纤激光器与放大器

光纤中掺杂少量稀土元素后可成为激活介质，进而可制作成光纤激光器与放大器．本文简要阐明这种新颖激光及其放大的机制与初步理论，并指明一些因素对其性能的影响．作为光纤激光器的谐振腔，除沿用常规的法布里－珀罗腔外，还可使用光纤环形腔、双环反射器谐振腔及史密斯腔等．本文还对光纤激光放大、调Ｑ、锁模、频率调谐等重要光纤激光技术作了扼要介绍．     

光纤环形谐振腔的频率锁定及其特性

基于可调分束比的光纤分束器,制作了光纤环形谐振腔并通过调节分束比实现了对光纤环形谐振腔的欠耦合、临界耦合和过耦合的状态控制.实验测量了腔最小反射率与腔损耗之间的关系,获得光纤环形谐振腔的腔内衰减率为κ_0=2π×(1.60±0.03) MHz ,品质因子为Q=(1.10±0.02)×10.8.在此基础上,结合了压电陶瓷拉伸光纤以控制腔长和Pound-Drever-Hall锁频两大技术优势,克服了之前温度反馈控制等方法的反馈带宽窄、噪声大和稳定性差等问题,实现了对光纤环形谐振腔共振频率的快速、灵敏的控制和锁定.结果表明,锁频过程中相位调制功率与相位调制引起腔反射光的强度调制之间的关系为线性关系,进而通过降低相位调制信号的功率以减小相位调制对腔反射光强度调制的影响.当调制功率设定最低为–9 dBm时,光纤环形谐振腔仍能被稳定锁定.该光纤环形谐振腔为其与原子、金刚石色心等发光粒子相互作用的腔量子电动力学实验研究奠定了坚实的基础.     

基于光纤环形腔衰荡光谱的偏振测量

针对传统偏振测量较难同时实现高灵敏度和较好稳定性的问题,提出了一种采用光纤环形腔衰荡光谱技术进行偏振测量的方法,并进行了实验证明.对比分析了掺铒光纤放大器放置在环形腔的内部和外部对脉冲曲线和脉冲数量的影响.在掺铒光纤放大器中使用长度为2m的低增益和低噪声掺铒光纤来减少波形失真并补偿环形腔的内部衰减.利用光纤环形腔衰荡光谱系统对偏振角进行测量,通过记录分析环形腔中光脉冲的衰减时间得到偏振角的变化.结果表明:偏振角和衰减时间在0°~90°的范围内满足良好的线性关系,光纤环形腔衰荡光谱系统的灵敏度和拟合曲线的相关系数分别为4.05μs/°和0.999 6,最大灵敏度误差为0.027 3μs/°.通过10次重复实验,选取六组数据进行拟合得到系统的平均再现性误差为0.030 8,重复性良好,可用于旋光溶液测量,也为光纤径向应力双折射特性和光纤激光器的偏振态测量提供了参考.     

一种与光纤高效耦合的新型大光腔大功率半导体激光器

提出并实现了一种新型多有源区隧道级联大光腔半导体激光器，提高了激光器激射窗口的宽度，得到低于20°的垂直发散角，从而提高了光纤输出的耦合效率.对多种形式和规格的透镜光纤的测试结果表明，耦合效率可以提高30%以上. 关键词： 半导体激光器 大光腔 光纤耦合 透镜光纤     

激光输入光纤环形腔内相位调制输出功率谱分析

从理论上详细分析了光纤环形腔有内相位调制时的输出光电流功率谱密度函数，该理论对任意相干长度的输入激光光源都是有效的。理论结果和实验数据表明，过快的相位调制能够平坦光电流功率谱上由于环形腔谐振特性而形成的周期性小峰，而弱相位调制对环形腔输出功率谱则影响不大。     

复合腔全光纤环形激光器单纵模双向同时激射的实验研究

提出并实验证实了三能级掺杂光纤复合腔环形激光器共振选模振荡原理和腔内自建可饱和吸收机制对双向行波共振谱的去耦作用，并实现复合腔掺Ｅｒ＾３＋全光纤环形激光器单纵蓦以向同时激射。     

基于SFRL的FWM型可调谐波长转换器啁啾特性分析

基于半导体光纤环形腔激光器的四波混频型可调谐全光波长转换器的宽带理论模型,从理论上研究了输入信号光功率、注入电流、两个耦合器的耦合比、激射光波长和半导体光放大器有源区长度对转换光频率啁啾的影响.结果表明:转换光的频率啁啾随着输入信号光峰值功率、注入电流以及SOA有源区长度的增大而增大,随两个耦合器耦合比的增大而减小.     

稳定可调谐的单纵模多环形腔掺铒光纤激光器

提出了一种多环形腔(MRC)结构的稳定可调的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,多环形腔结构由双环形有源腔和两个次级无源腔组成.这种激光器是利用光纤法布里珀罗可调滤波器(FFP-TF)以及光学光栅滤波器(OGF)两种滤波器和多环形腔结构相结合来共同选模.可实现波长调节范围为1528～1565 nm,在整个波长调节范围内边模抑制比大于44.53 dB,在1554 nm附近边模抑制比可以达到最大值51.18 dB, 输出功率为-8.84 dBm,通过应用多环型腔结构,激光器的输出很稳定,在18 min的观察时间内,中心波长的变化小于0.02 nm,输出功率的变化小于0.04 dBm,实现了稳定且可调谐的单纵模输出.     

2.1 μm可调谐多波长掺钬光纤激光器

为了实现2.1 μm波段光纤激光器输出多波长激光，设计了一种基于光纤Sagnac干涉仪的可调谐多波长掺钬光纤激光器。采用1.9 μm波段掺铥光纤激光器泵浦一段长3 m的掺钬石英光纤，获得2.1 μm波段的光放大；环形腔中，由保偏光纤和偏振控制器构成的光纤Sagnac干涉仪，实现2.1 μm波段周期滤波，获得了2.1 μm波段多波长激光，输出功率1 mW~15 mW可调谐，最多可观测到6个波长的激光输出。通过调节环形腔内偏振控制器，能够实现2.1 μm波段1~6个波长的调谐。     

基于啁啾光纤光栅的掺Yb3+光纤激光器

啁啾光纤光栅可用于光纤色散补偿及脉冲压缩。该文从光纤光栅的耦合模方程出发，对中心波长为1053nm的啁啾光纤光栅进行了研究，数值分析了啁啾光纤光栅长度、耦合函数、啁啾系数、切趾技术等因素对啁啾光栅反射率、时延特性、色散特性、压缩特性的影响，并将结论应用于掺镱超短脉冲光纤激光器的设计，提出基于啁啾光纤光栅的全光纤环形腔连接方案。与其它非全光纤结构光纤激光器相比，这种结构具有更小的损耗和更高的效率。     

光脉冲在不同色散光纤环形镜中传输特性

研究了三种不同色散递减类型光纤构成的环形腔对光脉冲传输特性的影响（指数递减、线性递减与抛物线递减）,发现其色散曲线为指数递减的环形腔最有利于皮秒光脉冲的传输与压缩;而对于飞秒脉冲,在高阶效应的影响下,情况恰恰相反,色散曲线为抛物线递减的光纤构成的光纤环最有利于脉冲传输与压缩.并且对于飞秒脉冲,环形腔的光开关特性只是在一定条件下存在.     

一种基于双光纤环形腔的M-Z型交错复用器

提出一种将两个光纤环形腔分别加入M-Z干涉仪两个干涉射臂中构成的交错复用器,得出了满足DWDM所需滤波性能的两个光纤环形腔的最佳耦合比.理论设计表明,这种新结构与已有的单环形腔的M-Z型交错复用器相比,同时具有更宽的0.5 dB透过带和25 dB截止带.分析了耦合比对滤波性能的影响.     

基于光纤环形腔衰落的压力传感器研究

提出了一种基于光纤环形腔的压力传感器系统.利用两个耦合器和一段单模光纤组成光纤环形腔,用光纤Bragg光栅作为传感元件,将测量的压力转化为光波在环形腔传输所对应的的衰落时间.当所施加的压力改变时,可得到压力与衰落时间成正比例关系,与理论推导一致.基于这种原理的压力测量系统具有结构简单,测量方便的优点.     

基于光子晶体光纤中受激布里渊散射的光载波抑制

设计了一种基于光子晶体光纤中受激布里渊散射的载波滤波器.该滤波器利用两个环形器和一段光子晶体光纤构成了一个环形腔,这种腔结构有效地降低了光纤中受激布里渊散射的阈值.理论分析了光子晶体光纤载波滤波器对提高光调制深度和射频增益的影响.利用25 m的高非线性光子晶体光纤作为受激布里渊增益介质,当入射载波功率为70 mW时,微波光子信号的射频增益为5.38 dB,实验结果与理论计算相吻合.     

掺铒光纤环形激光器输出特性的研究

根据掺铒光纤激光器的速率方程，对环形腔光纤激光器的输出特性进行了理论分析，得到了光纤激光器在稳态条件下阈值抽运功率、激光输出功率和斜率效率的解析表达式。利用数值模拟结果对光纤激光器的这些基本特性参量进行了分析和讨论，为光纤环形激光器的优化设计提供了依据。并进行了980nm抽运的掺铒光纤激光器的实验，实验证明理论分析得到的基本特性是合理的。