掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩I．基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难。就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变，使得输出脉冲不再具有孤子特性，从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法，数值计算表明，该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大，而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为2ps的基阶孤子经过长度为92．6m、增益为14．4dB的环镜后，其峰值功率被放大165倍，脉冲宽度被压缩到0．19ps，时间一带宽积为0．303。脉座能量仅占整个脉冲能量的3．8％，表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩Ⅱ.环镜及输入脉冲特性对放大结果的影响

最近的研究发现,用掺铒光纤环镜放大并压缩超短光孤子不仅能避免常规掺铒光纤放大器中由于非线性效应引起的孤子畸变,而且可克服绝热放大技术中放大器长度随输入脉宽增大而指数规律增大的困难。进一步研究了环镜及输入脉冲特性对放大结果的影响。数值计算表明,对于确定的输入脉冲,当环镜参量(环镜长度、增益、耦合器功率耦合系数)在较大范围内变化时,环镜放大器的孤子输出性能基本稳定。对于确定的环镜,输入脉冲形状的变化、初始输入功率的起伏以及高阶效应等因素对放大结果的影响较小;相对而言,初始频率啁啾对输出孤子宽度的影响较大,但对输出孤子质量的影响并不严重。     

非线性掺铒光纤环镜中超短光孤子串的产生及放大

利用数值模拟方法证明了,双频弱连续波的拍频信号在分布增益的非线性掺铒光纤环镜内传输,能产生超短光孤子串.数值计算表明,当输入信号为重复率<20 GHz的拍频弱信号时,可在较短的环镜长度内产生占空比大且高质量的光孤子串.研究同时发现,输入信号的平均功率越大,所需环镜长度越短.与其他方法相比,该方法不仅能克服传统方法所产生的脉冲重复率受限的困难,而且在无需采用特种光纤的情况下,将弱信号转化为超短光孤子串.     

利用色散位移光纤和非平衡色散非线性光纤环境获得10GHz,2ps,无基座超短光脉冲

设计了一种利用色散位移光纤中高阶孤子压缩和非平衡色散非线性光纤环镜相结合的光脉冲压缩器,用以获得高质量的无基座光脉冲.利用这种方法,从主动锁模光纤激光器出射的中心波长为1553.7nm,重复频率为10GHz,脉冲宽度为11ps的光脉冲,压缩为2.0ps的无基座超短光脉冲 关键词：     

高功率2 μm波长可调谐超短脉冲光纤激光器

高功率2 μm波长可调谐的超短脉冲激光具有峰值功率高、脉冲宽度窄、波长可调谐等优势,在医疗手术、大气通信、光电对抗等领域具有广泛的应用。利用高峰值功率的掺铒光纤放大器泵浦高非线性光纤,在全光纤化结构中获得了1895～2165 nm可调谐的拉曼孤子输出。采用啁啾脉冲放大技术对拉曼孤子的脉冲能量进行提升,放大后拉曼孤子的单脉冲能量为1.56 μJ,平均功率达到50.6 W,脉冲宽度为83 ps。经过光栅对压缩后,脉冲宽度降低至1.23 ps,平均功率为22 W,峰值功率达到0.55 MW。放大后的脉冲仍具有波长调谐的能力,当输出功率为5 W和50.6 W时,脉冲的波长调谐范围分别为38 nm和8 nm。     

1550 nm飞秒脉冲自相似光纤放大仿真模拟EI北大核心CSCD

针对全光纤的超短脉冲掺铒光纤放大器进行了仿真模拟,对正常色散条件下掺铒光纤自相似脉冲放大过程进行了详细分析。在光纤预放大器中,使用高正色散掺铒光纤对脉冲形状进行预整形,将重复频率43 MHz、脉冲宽度600 fs、平均输出功率1.2 mW的孤子型锁模脉冲预整形为抛物线型脉冲,预整形后的脉冲通过光纤主放大器进行功率放大。经两级光纤放大后,1.2 mW的信号光功率放大为102 mW,放大增益19.3 dB。分析了掺铒光纤长度、放大功率对脉冲自相似演化过程的影响。放大后的脉冲经4.4 m长单模光纤将脉冲宽度压缩至53 fs,峰值功率为44.8 kW。     

色散缓变光纤中皮秒孤子脉冲的压缩

本文实验研究了孤子脉冲在色散缓变光纤中传输时的动力学特性,发现孤子脉冲在色散缓变光纤中能被压缩.采用500米色散缓变光纤,成功将4.4ps的孤子脉冲压缩到830fs,脉冲压缩比为5.3.色散缓变光纤中孤子脉冲压缩的实验研究为超短光脉冲压缩提供了新的途径和方法.     

基于超结构光纤光栅和非线性放大环镜的OCDM系统

实验研究了基于超结构光纤布喇格光栅的40 Gbit/s×2的光码分复用系统,利用非线性放大环镜对系统解码输出脉冲进行了整形和噪音抑制.在非线性放大环镜非线性开关特性的作用下,解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.6 ps,干扰噪音得到了有效地抑制,实验中环镜的输入功率约为6 mW.结果表明,采用非线性放大环镜能够提高超结构光纤光栅光码分复用系统的性能,这种有效抑制噪音的高速全光编解码还可以应用于光标签交换网络.     

色散补偿及高阶孤子压缩啁啾光脉冲的理论与实验研究

利用半导体激光器的单模速率方程及超短光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔(NLS)方程，从理论及实验上研究了增益开关DFB半导体激光器出射的啁啾光脉冲在色散补偿光纤(DCF)及色散位移光纤(DSF)中的压缩过程与规律.实验上，从1.55μm增益开关DFB半导体激光器出射的重复频率为2.5GHz、脉冲宽度为53.8ps的光脉冲经色散补偿光纤压缩至12ps,而后利用色散位移光纤中的高阶孤子压缩效应将脉冲压缩至2.5ps.改变色散位移光纤参数及入射光功率后获得最窄光脉冲宽度为2.1ps.理论与实验结果符合. 关键词：     

基于超连续谱的可调谐同步脉冲产生及噪声分析

实验研究了基于超连续谱滤波的可调谐双色同步皮秒脉冲产生技术,将全保偏掺铒锁模光纤激光器输出的脉冲分为两路,其中一路耦合到高非线性光纤,获得了覆盖掺镱光纤发射谱带的超连续谱,通过结合窄带可调谐滤波器和全保偏掺镱放大器,实现了平均功率为70 mW,脉冲宽度为4.0 ps,中心波长为1025～1055 nm的可调谐脉冲。掺铒光纤激光器的另一路输出光经过窄带滤波器和掺铒光纤放大器,实现了中心波长为1580 nm,平均功率为200 mW,脉冲宽度为4.2 ps的激光输出。上述基于超连续谱滤波的可调谐双色皮秒脉冲具有良好的同步特性,可以作为相干反斯托克斯拉曼散射的泵浦光和斯托克斯光。研究发现,选取超连续谱平坦位置的光谱成分作为掺镱放大器的种子光时,脉冲幅值及平均功率抖动更小,相对强度噪声更低。     

基于NOLF双稳效应对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座

基于非线性FP腔（NOLF）双稳效应，提出一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）及NOLF对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座的方案.利用耦合模方程，分析了NOLF的消基座特性.结果表明，通过合理选择NOLF的反射率、入射脉冲的中心频率与NOLF的共振频率的失谐量及EDFA的增益，可使脉冲的基座能量比减小一半. 关键词： 超短光脉冲 消基座 非线性FP腔 光学双稳 掺铒光纤放大器     

色散渐减光纤组成的环形镜对高阶孤子的理想压缩

利用数值模拟方法证明,采用色散渐减光纤组成的非线性光纤环形镜不仅可压缩高阶光孤子,而且能有效地消除压缩后脉冲的底座、提高光脉冲的输出能量.研究表明,对于一确定的色散渐减光纤,只要选取不同环形镜长度,即可对不同阶数的高阶孤子进行理想压缩.且孤子阶数越高,所需最佳环形镜长度越短、压缩后光脉冲的峰值强度越大、能量透射率越低.研究同时发现,环形镜的功率分束比存在一最佳值,在此值下所得压缩后的光脉冲不仅具有较大的峰值及能量透射率,且不含底座.     

有源循环式光脉冲复制系统的输出特性研究

改进并验证了一种基于有源循环光纤延迟线的模拟光脉冲信号复制技术.实验系统采用低增益掺铒光纤放大器补偿循环损耗.进行了光脉冲信号复制的仿真和实验,在掺铒光纤放大器增益为6.774 dB,光滤波器－3 dB,带宽为0.8 nm时,测得第500个复制光脉冲的信噪比为31 dB.仿真和实验结果表明,选用小增益掺铒光纤放大器可以实现低于3 dB的噪音系数,降低掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪音并提高输出脉冲序列的信噪比,有望成为提高光脉冲复制器性能的一种新方法.在系统中插入窄带光滤波器等手段也是改善信噪比的有效措施.     

输出平均功率大于2W的高功率、包层抽运、超短脉冲铒镱共掺光纤激光器

采用主振荡功率放大的方式，研制成功集宽带波长连续可调谐、带宽内输出功率谱均衡、高重复频率和高功率性能于一体的超短脉冲包层抽运铒镱共掺光纤激光器.将优化主振荡器和功率放大器的腔结构与掺铒光纤的饱和增益特性结合起来，实现了1535nm—1570nm(35nm带宽)的输出功率均衡的波长连续可调谐激光输出，在带宽内激光功率的最大波动仅为0.5dBm；带宽内平均输出功率大于2W、脉冲重复频率大于10GHz、脉冲宽度小于30ps.该激光器具有综合性能指标先进、结构简单、全光纤化、使用方便等优点. 关键词： 光纤激光器 包层抽运 短脉冲 高重复频率     

包含掺铒光纤和微结构光纤的光纤环镜光开关

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中,信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大,破坏了环镜的平衡,利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移,实现了光开关效应.理论分析表明:信号光经过掺铒光纤后,增益越大微结构光纤的非线性系数越高,开关功率越低,并且环镜信号光的透射率...     

基于MOPA结构与高能量种子源的高功率皮秒掺铥光纤放大器

以单脉冲能量更高的孤子激光器为种子源,通过主振荡放大技术,获得了2 μm波段的高功率、皮秒脉冲激光器.该种子源是一个被动锁模的光纤激光器,通过优化、管理激光器谐振腔内的色散,获得了脉冲宽度为50 ps、重复频率为55.6 MHz、谱宽约为21 nm的高能量孤子脉冲输出.利用单模光纤在2μm波段的负啁啾色散特性,在进行功率放大之前将作为种子源的激光脉冲宽度展宽至600 ps.最后,经过两级放大之后,获得平均功率约23 W、脉宽为660 ps的激光输出.利用光栅对,对放大后的激光脉冲进行压缩,经测试压缩后的脉冲宽度约为0.9 ps.     

基于MOPA结构与高能量种子源的高功率皮秒掺铥光纤放大器（英文）

以单脉冲能量更高的孤子激光器为种子源,通过主振荡放大技术,获得了2μm波段的高功率、皮秒脉冲激光器.该种子源是一个被动锁模的光纤激光器,通过优化、管理激光器谐振腔内的色散,获得了脉冲宽度为50ps、重复频率为55.6 MHz、谱宽约为21nm的高能量孤子脉冲输出.利用单模光纤在2μm波段的负啁啾色散特性,在进行功率放大之前将作为种子源的激光脉冲宽度展宽至600ps.最后,经过两级放大之后,获得平均功率约23 W、脉宽为660ps的激光输出.利用光栅对,对放大后的激光脉冲进行压缩,经测试压缩后的脉冲宽度约为0.9ps.     

可切换多波长全光纤被动锁模光纤激光器

通过在基于碳纳米管的掺铒锁模光纤激光器中加入啁啾光纤光栅,实现了皮秒和飞秒孤子的可切换多波长锁模脉冲输出。通过调节偏振控制器,分别在1530.8,1549.5,1556.5 nm三个波长处实现了多波长可切换锁模脉冲输出,其中锁模脉冲的宽度分别为833 fs, 7.43 ps和899 fs。以上三个波长的形成是由掺铒光纤的增益谱和啁啾光纤光栅的滤波效应共同决定的。本研究为实现多波长、不同规格脉冲宽度锁模激光器的设计提供了参考。     

光纤激光器直接输出的高功率贝塞尔超短脉冲

构建了一种能够直接输出高功率贝塞尔超短脉冲的光纤激光放大器. 该方案基于在光纤端面特殊设计和制备的微型负轴锥镜, 针对常规超短脉冲光纤激光放大系统所设计, 不需要引入其他分立整形器件, 避免了目前基于轴锥透镜产生贝塞尔光束的通用方法所带来的额外烦琐准直工作, 极大简化了产生贝塞尔光束的方法. 其中的微型负轴锥镜由聚焦粒子束刻蚀法在一段掺镱大模场光子晶体光纤的端面制备, 它和光纤激光系统中的固有准直透镜构成了集成化的光束整形器件. 基于数值模拟结果成功搭建的系统与理论设计一致, 直接输出了在米量级具有高度准直无衍射特性的啁啾皮秒贝塞尔超短脉冲波包, 平均功率高达10.1 W, 对应脉冲能量178 nJ, 经过光栅对压缩后脉冲宽度可达140 fs. 关键词： 衍射 超短脉冲产生 光纤器件 光纤激光器     

全光纤多种子激光脉冲产生系统

报道一种可精确同步输出宽带啁啾脉冲、纳秒级整形脉冲以及窄带光参量啁啾放大抽运脉冲的全光纤多种子激光脉冲产生系统.采用掺镱光纤锁模激光器和掺镱单纵模光纤振荡器作为系统的光源,将掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲分束啁啾展宽至0.9ns后,一路进行放大产生10μJ量级的宽带啁啾脉冲为高能拍瓦激光器系统提供种子光脉冲,另一路通过1.2nm滤波产生140ps的基元脉冲,通过光纤堆积器产生可编程整形的2.3ns脉冲,再经过放大达到10μJ量级,提供任意整形的压缩脉冲.同时,将部分掺镱光纤锁模激光器输出的超短脉冲进行光电转换并锁相后,产生与锁模超短脉冲高精度同步的电脉冲用于触发幅度调制器,将掺镱单纵模光纤振荡器输出的连续光削波放大,产生光参量啁啾放大抽运脉冲.该系统能够根据物理实验的需要,非常灵活地在输出各种脉冲之间做出选择.