大功率高效率掺铒超荧光光纤光源及其应用

采用光纤反射环镜和双程后向结构,得到了最大输出功率30.6 mW、光光转换效率42.0%的大功率、高效率全光纤掺铒超荧光光源（SFS）.利用串接光纤光栅（FBG）和光纤型F-P腔,对其进行光谱分割,得到了稳定的多波长输出.实验结果和探讨对光谱分割多波长光源的研制具有指导意义.     

3 dB带宽达80 nm的双包层掺镱超荧光光纤光源

采用大模面积双包层掺镱光纤作为增益介质搭建了一台双程前向超荧光光纤光源,该光源的输出功率随泵浦源注入电流的增加基本呈线性增加,最大输出功率为341 mW。其独特的优势是现实了掺镱光纤最宽的超荧光输出,在输出功率从201～341 mW之间,超荧光光谱的3 dB带宽超过80 nm。其输出功率虽然不是很高,但是在一般情况下能够满足人们对超荧光的需求。从镱离子的能级结构和镱离子在石英基质中的吸收截面与发射截面出发,分析了能够得到最宽超荧光输出的物理原因。这台双包层掺镱超荧光光纤光源由于充分利用了镱离子在1 025和1 075 nm附近的超荧光辐射,因而能够得到3 dB带宽为80 nm的超荧光输出。     

基于掺铒光子晶体光纤超荧光光源的实验研究

为了改进传统掺铒光纤超荧光光源的输出稳定性,提出基于掺铒光子晶体光纤的超荧光光源。构建了单程后向结构掺铒光子晶体光纤超荧光光源,研究了这种新型光源的输出特性。分析了掺铒光子晶平均波长体光纤长度和抽运功率对光源输出功率、光谱谱宽和平均波长的影响。结果表明,通过优化选取光纤长度28m和抽运功率220mW,获得了单程后向结构超荧光光源输出如下:输出功率45.74mW、光-光转换效率20.79%、谱宽31.5nm和平均波长1548.003nm。该实验结果为进一步研究掺铒光子晶体光纤超荧光光源在不同环境下的稳定性奠定了基础。     

光纤陀螺用掺铒超荧光光纤光源输出特性研究

介绍了掺铒超荧光光纤光源(SFS)的基本原理和SFS各种基本结构的特点。结合实际应用选择了单程后向(SPB) SFS作为光纤陀螺用光源。理论分析了影响单程后向掺铒超荧光光纤光源输出特性的各种因素。通过实验分析了铒纤长度对单程后向掺铒光纤光源泵浦效率和输出光谱的影响,特别是对中心波长稳定性的影响,对于单程后向结构掺铒光纤光源来说,铒纤长度有一个最佳值。演示了铒纤在选择最佳长度的情况下,泵浦功率对输出谱型的影响。通过实验分析了-40℃～60℃之间光源输出光谱和输出光功率的温度稳定性。最终得到了适用于惯导级光纤陀螺的光源。     

用于光纤光栅制作的监控光源掺Yb3+超荧光光源的研究

根据石英中Yb³⁺发射光谱在1030 nm发射截面比1053 nm附近大得多而导致在1030 nm附近出现荧光峰值的特点,采用抑制1030 nm附近荧光峰值、提高1053 nm附近荧光输出的方法,在装置中使用反射圈对超荧光进行了研究,在82 mW泵浦功率下得到了19 mW的超荧光,其中1053 nm附近荧光输出达到-31.7 dBm. 用这种方法研制的超荧光能监控中心波长从1013 nm到1093 nm范围内、反射率从30 dB到60 dB所有光纤光栅的制作.     

基于类噪声脉冲抽运的平坦超连续谱光源

设计了一种由类噪声脉冲抽运的全光纤结构平坦超连续谱光源。在色散管理掺铒光纤激光器中通过调节腔内偏振态,在泵浦功率为450 mW时,实现了稳定的类噪声脉冲锁模,锁模脉冲的中心波长为1 600 nm,脉冲宽度为303 fs。在最大泵浦功率为1 W时,谐振腔直接输出功率为8.6 mW。较低的功率无法有效拓展超连续谱宽度,为此设计一种掺铒光纤放大器进行功率放大,放大器最大输出功率为338 mW,将功率放大后的类噪声脉冲耦合进高非线性光纤以产生超连续谱,超连续谱的20 dB光谱范围为1 530 nm～2 300 nm,在1 736 nm～2 134 nm范围内,光谱的平坦度优于0.5 dB。     

低功耗聚合物Mach-Zehnder热光开关

采用传统的半导体工艺制作了聚合物Mach-Zehnder型热光开关.利用扫描电镜观测波导形貌,通过红外摄像机观测波导的近场输出光斑,在通信波段1550nm波长下测试了器件的输出光谱.在电极上施加直流信号,测得热光开关的消光比为-15dB,驱动功率为16mW.引入直流偏置网络,获得了器件的开关特性曲线,经测量开关上升时间为1.2ms,下降时间为0.8ms.     

基于偏振依赖多模-单模-多模光纤滤波器的波长间隔可调谐双波长掺铒光纤激光器

报道了一种具有全光纤结构的双波长掺铒光纤激光器,该激光器的核心器件为一款新型的多模-单模-多模光纤干涉滤波器.该滤波器通过一段偏振保持光纤引入偏振依赖相位差,因而其干涉滤波效果具有良好的偏振依赖特性.入射抽运功率为50 mW时,系统输出激光波长为1544.82与1545.61 nm,波长间隔0.8 nm,双波长激光边模抑制比均大于45 dB,输出峰值功率差小于1 dB,功率波动在0.7 dB以内.通过调整腔内的偏振控制器,可实现双波长间隔的连续可调谐输出,波长间隔的调谐范围为0—3 nm.输出信号的偏振态测试结果显示,系统保持精准的单偏振输出,并且在不同的调谐条件下,双波长激光表现出不同的偏振特性,当双波长激光的偏振状态相互正交时,系统的偏振消光比达到35 dB,整体调谐过程表现出良好的偏振稳定度.     

一种新型的专用于光学相干层析系统的宽带光纤光源

报道了一种新型的专用于光学相干层析系统的输出光谱为准高斯型的宽带超荧光光纤光源.该光源采用掺饵光纤作为增益介质.其关键技术是在抽运源的输出端增加了光耦合器，并在光源输出端插入多级长周期光纤光栅对铒离子的自发光谱进行调制和整形；同时采用光控器和温控器来控制抽运源的输出以提高光源输出功率的稳定性.该光源的中心波长为1.57μm，输出光谱的3dB带宽大于75nm，输出功率为27mW.实验结果表明，该光源输出光谱的自相关函数的旁瓣峰被大大削弱，可以满足光学相干层析系统的应用. 关键词： 光学相干层析术 超荧光光纤光源 长周期光纤光栅 光耦合器     

频谱分割波分复用无源光网络及色散影响

频谱分割是使用窄带光滤波器选择宽带光源光谱的一个切片的WDM技术,在波分复用无源光网络(WDM-PON)中采用波分复用器((MUX)进行频谱分割,能够实现光网络单元(ONU)的无色化.模型分析表明由于频谱分割的作用,使得波分复用器光通带外的频谱成分被过滤,减小了宽带光源的色散影响.在20 nm CWDM标准信道间隔下,能够以不超过1 dB的光功率代价支持155 Mb/s信号在20 km的G.652常规光纤上传输;在0.8 nm DWDM信道间隔下则能够支持2.5 Gb/s信号传输,色散引起的光功率代价低于0.5 dB.采用中心波长为1550 nm、谱宽70 nm、输出功率为-10 dBm的LED,研制了125 Mb/s速率信号直接调制的无色ONU.在信道间隔为20 nm、光纤长度为20 km的4波长WDM-PON系统上进行测试,色散等因素引起的光功率代价小于1 dB,系统光功率余量则超过5.6 dB.     

High-power, single-mode, linearly polarized, ytterbium-doped fiber superfluorescent source

High-power operation of a single-mode, linearly polarized, broadband superfluorescent fiber source has been achieved by using a two-stage cladding-pumped fiber configuration comprising a low power, single-ended, ytterbium-doped superfluorescent fiber seed source and a high-power cladding-pumped, polarization-maintaining, large-mode-area, ytterbium-doped amplifier pumped by a high-power diode source at 976 nm. The source yielded a maximum linearly polarized output of 106 W with a slope efficiency of up to 67% with respect to the launched pump power and with a measured polarization extinction ratio of 13.5 dB. The wavelength spectrum of the superfluorescent source spanned the range continuously from ~1035 to 1100 nm, and the bandwidth (FWHM) of the emission spectrum was 21 nm. The minimum seed power required for an output power over 100 W was only 10 mW, corresponding to an effective power gain in the amplifier stage of 40 dB. Single-spatial-mode operation with a beam propagation factor (M(2))<1.1 was achieved by bending the amplifier fiber to a bend radius of ~8 cm, without a significant reduction in output power.     

Multi-wavelength fiber source based on double-pass superfluorescent fiber source and a reflection Mach-Zehnder filter

A spectrum-sliced multi-wavelength fiber source (SS-MWFS) based on double-pass superfluorescent fiber source (SFS) with a reflection Mach-Zehnder filter (RMZF) as the reflected comb filter is demonstrated.With backward pumped configuration, MWFS with 50 wavelength channels of extinction ratio (ER) of 16.7 dB is obtained over the almost total C-band gain region. Total output power of the MWFS is 16.2 mW which shows that a power of about 0.3 mW of per channel is achieved. The SS-MWFS with forward pumped configuration is also discussed for comparing. The backward pumped configuration can provide a larger output power while only a little smaller ER than that of the forward pumped configuration.     

L波段高掺铒光纤超荧光光源

采用半导体激光二极管泵浦12cm长高掺铒光纤,在双程前向装置中,获得了10.8mW最大超荧光输出功率,斜率效率10.6%,在1553.1~1588.6nm接近36nm的范围内,功率抖动小于0.2dBm。作为比较,在相同实验条件下泵浦10cm长的高掺铒光纤,结果显示输出光谱带宽明显下降,C波段的放大自发辐射远大于L波段的,由此也证明了L波段的放大自发辐射是由C波段的放大自发辐射泵浦产生的。     

芯泵浦高功率宽带谱平坦长波段光纤光源

为了获得高功率、宽带宽及谱平坦的长波段掺铒光纤光源,基于2级双程芯泵浦,应用偏振复用技术实现泵浦瓦级供给,在泵浦总功率和光纤总长度都不变的情况下,数值分析了4种光源结构的输出特性受泵浦和光纤分配比例的影响。结果表明,4种结构基本都能工作于L波段（1 565 nm~1 610 nm）,带宽受结构影响较小,但只有双程后向+双程后向结构可同时拥有高输出功率和高平坦度。其在总泵浦功率750 mW,第一级泵浦功率为300 mW,第二级泵浦功率为450 mW时,和光纤总长度21 m,第一级光纤长度为18 m,第二级光纤长度为3 m时,可实现输出功率314 mW,带宽32.41 nm,中心波长1 584.84 nm,平坦度2.23 dB的L波段超荧光光源。     

高功率宽调谐范围掺Yb3+光子晶体光纤激光器

采用闪耀光栅作为色散元件,构建了前向、后向输出两种结构的可调谐掺Yb3 光子晶体光纤激光器,并对其输出特性进行了分析研究.在抽运功率5.75W时,前向输出结构实现了1050.6～1110.2 nm的连续调谐输出,光谱线宽约0.1 nm,边模抑制比大于44 dB.在调谐激光波长为1085 nm时,得到最高输出功率677 mW.结构改进的后向输出结构的可调谐输出结构在抽运功率4.43 W,调谐波长1075 nm,实现了2.21 W的功率输出,斜率效率为73%;调谐范围50.9 nm(1042.1～1093 nm),光谱线宽小于0.08 nm,边模抑制比大于50 dB.两种结构的可调谐激光器输出均为线偏振光,偏振度大于89.5%.     

大功率掺Yb双包层光纤宽带超荧光光源

利用波长为976nm的半导体激光器抽运掺Yb双包层光纤,制成了大功率光纤宽带超荧光光源,最大超荧光输出功率为54.11mW;此时斜率效率为69．35％,中心波长为1082nm,3dB带宽为17．2nm。     

A tunable multi-wavelength Brillouin–erbium fiber laser with fourfold Brillouin frequency spacing

We have experimentally demonstrated a tunable multi-wavelength Brillouin–erbium fiber laser with over 40 GHz spacing utilizing two cascaded double Brillouin-frequency-spacing cavities. In this laser configuration, two segments of 25 km-long single-mode fibers are used as Brillouin gain medium in each ring cavity, and a segment of 8 m-long erbium-doped fiber with 980 nm pump is employed to amplify Brillouin pump (BP). At BP wavelength of 1550 nm, BP power of 8.3 dBm (6.8 mW) and the maximum 980 nm pump power of 27.78 dBm (600 mW), seven output channels with fourfold Brillouin-frequency spacing, and the tuning range of 15 nm from 1545 to 1560 nm are achieved. The proposed multi-wavelength Brillouin–erbium fiber laser has wide applications, such as in microwave signal generation and optical communications.     

基于量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪的低频信号测量

利用低频光通信波段真空压缩态光场可实现基于光纤的量子精密测量.本文利用简并光学参量振荡器实验制备出1550 nm低频真空压缩态光场.在分析频段10—500 kHz范围内压缩态光场的压缩度均达3 dB.用实验制备的1550 nm真空压缩态光场填补光纤马赫-曾德尔干涉仪的真空通道,实现了量子增强型光纤马赫-曾德尔干涉仪,完成了突破标准量子极限的相位调制频率为500 kHz的低频信号测量.与光纤马赫-曾德尔干涉仪相比,测量信噪比提高了2 dB.     

Multi-wavelength fiber source with equal frequency spacing

A optical filter based on Sagnac interferometer was proposed to be acted as a comb filter with equal frequency spacing and good signal to noise ratio (SNR), which was composed of an 8.14 m stress-induced Hi-Bi (high-birefringence) PM (polarization-maintaining) fiber. Using this multi-wavelength Sagnac comb filter and a gain flattening Sagnac filter that made the output spectra flattening at different pump powers, a 25-channel multi-wavelength all-fiber source were successfully generated with channel spacing of 0.8 nm with respect to the center wavelength at 1550 nm and flattened gain about ±1 dB peak deviation. The channel spacing can be further reduced to 0.4 nm to produce a DWDM (dense wavelength division multiplexing) source, simply by increasing the Hi-Bi fiber to be 16.28 m. It can be used in many applications such as WDM (wavelength division multiplexing), optical amplifiers with a high SNR, narrow band filters and optical sensors.