双级双泵浦掺铒光纤C+L波段ASE光源的实验研究

本文通过对常见的双级双程双泵浦光源进行实验研究,分析了两级掺铒光纤的长度以及两级泵浦的功率对光源输出光谱的功率大小、平坦度和平均波长的影响。根据实验分析结果,当EDF1和EDF2的长度分别为9 m和38 m,一级泵浦功率为65 mW,二级泵浦功率为115 mW时,光源输出功率为16.89 mW,平均波长为1 566.389nm,1 536nm-1 605nm波段范围内光谱的不平坦度±2dB。     

新颖的高功率L-波段掺铒光纤超荧光光源

研究了L-波段超荧光在光纤中的产生机理,设计了一种带光纤圈反射器的双级双程前向输出L-波段光源结构,通过对两级采用掺铒浓度不同的光纤并优化其长度及两级泵浦光功率,实验中获得了功率高达19.86mW(12.98dBm)、中心波长为1577.421nm的L-波段(1555-1620nm)超荧光光源。实现了低浓度掺铒光纤起诱导光及改善光谱的作用,高浓度光纤为主要发光源,采用光纤圈反射器提高了泵浦光的利用效率、光源的平坦度及稳定性。同时分析了结构中各个参量对光源各方面性能的影响,对光源的设计具有指导意义。     

一种高效率的L波段掺铒光纤ASE宽带光源

利用双程双向泵浦单级掺铒光纤的结构实现高效率的L波段掺铒光纤放大自发辐射输出，同时选择1480nm半导体激光器作为泵浦源，高掺杂铒光纤为增益介质，通过优化铒光纤长度，获得了在1566-1604 nm（38 nm），自发辐射谱功率高于－16 dBm，总输出功率13.7 dBm的L波段掺铒光纤放大自发辐射光源.该光源结构相比于双程前向泵浦结构的L波段掺铒光纤放大自发辐射光源，其泵浦效率从11.8%提高到23.4%.     

基于高浓度掺铒光纤的平坦宽带光源设计

为了实现高平坦的自发辐射输出,提出并设计了一种基于974nm泵浦源和高掺杂浓度掺铒光纤的平坦宽带光源。系统以泵浦波长974nm的激光二极管作为泵浦源,先将泵浦光分为两路对掺铒光纤分级泵浦,再将铒离子产生的自发辐射光合并输出,并调节铒纤长度和泵浦功率对输出光谱进行优化。仿真结果表明：泵浦功率为160mW,两段掺铒光纤长度分别为7m和2m时,可以在1530～1610nm得到带宽为80nm,功率为20.348mW,平坦度为±1.268dB的光谱输出。该系统在不额外增加滤波器且光纤总长小于10m的前提下,实现平坦宽带输出,有望在光纤传感系统中得到应用。     

基于铋基和硅基掺铒光纤联合的超宽带ASE光源

提出了并实验演示了利用247 cm新型铋基掺铒光纤和10 m传统硅基掺铒光纤联合作为增益介质、采用双向泵浦结构的超宽带放大自发辐射光源.分析了其物理机理,并与其它不同形式的结构,包括已报道的类似结构,做了实验比较和理论分析.在低于240 mW的总泵浦功率和没有使用任何外部谱平坦滤波器的情况下,通过优化传统硅基掺铒光纤长度和两泵浦源的功率,获得了96 nm（1 522 nm～1 618 nm）的波长范围（大于－20dBm/2nm功率密度时）和超过11dBm的总输出功率,该ASE光源的－10dB带宽超过了87nm,其谱的峰值功率密度达到了－2.5 dBm/2 nm.     

双后向结构的线宽拓展L波段超荧光光源

报道了采用两级级联双后向抽运的光源结构,实现高效率和线宽拓展的L波段掺铒光纤超荧光光源.通过数值模拟,研究了两级光纤长度分配和抽运功率比例对光源输出特性的影响.模拟表明,该结构可获得线宽拓展的平坦L波段光谱,相比常规L波段光谱线宽拓展了15 nm,达近60 nm.此外,抽运功率比例为1∶1时该结构的抽运转换效率最高.利...     

基于铋基和硅基掺铒光纤联合的超宽带ASE光源

提出了并实验演示了利用247 cm新型铋基掺铒光纤和10 m传统硅基掺铒光纤联合作为增益介质、采用双向泵浦结构的超宽带放大自发辐射光源.分析了其物理机理,并与其它不同形式的结构,包括已报道的类似结构,做了实验比较和理论分析.在低于240 mW的总泵浦功率和没有使用任何外部谱平坦滤波器的情况下,通过优化传统硅基掺铒光纤长度和两泵浦源的功率,获得了96 nm(1 522 nm～1 618 nm)的波长范围(大于-20 dBm/2 nm功率密度时)和超过11dBm的总输出功率,该ASE光源的-10 dB带宽超过了87 nm,其谱的峰值功率密度达到了-2.5 dBm/2 nm.     

石英基L波段扩展掺铒光纤及其放大性能

掺铒光纤放大器的增益带宽是限制光纤通信系统传输容量提升的重要因素.受铒离子激发态吸收所限,常规L波段掺铒光纤难以实现更长波段的带宽扩展.本文基于改进的化学气相沉积工艺成功制备了P/Al共掺石英基L波段扩展掺铒光纤,研究了共掺离子对于铒离子4I13/2能级到4I9/2能级激发态吸收的影响.通过分别搭建单级前向泵浦和多级的放大结构,测试了其宽带放大性能.基于前向980 nm泵浦的单级结构,当输入信号功率为–9 dBm,泵浦功率为530 mW时,该光纤在1625.3 nm处增益达10.5 dB,最大噪声指数为5.9 dB.多级放大结构下,该光纤在1625.3 nm处增益可达23.4 dB.实验结果表明P/Al共掺石英基掺铒光纤可以有效抑制铒离子的激发态吸收,为进一步扩展L波段增益带宽提供了强有力的可行方案.     

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。     

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。     

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。     

2 W Yb-doped double-clad fiber superfluorescent source with 42 nm 3 dB bandwidth

The output spectrum of Yb-doped double-clad fiber superfluorescent source (SFS) is tailored by placing a broadband dichroic mirror in the pump end of conventional single-pass forward configuration, which constitutes double-pass forward configuration. The 3 dB bandwidth is increased from 11 to 42 nm. A maximum output SFS power of 2.12 W and a slope efficiency of 43.2% are obtained. The double-clad fiber is 25 m and the pump power is adequate to saturate the fiber as far as the feedback-induced lasing appears.     

飞秒泵浦不同锥长微结构光纤超连续谱的产生

对飞秒脉冲泵浦下,不同锥长及锥腰直径的微结构光纤的超连续谱产生进行了实验研究。采用“快速低温拉锥方法”,在保持d/Λ不变的情况下,对实验室自制的空气孔间距Λ=6.53 μm,归一化孔径d/Λ=0.79的微结构光纤进行了拉锥,分别得到6,8,10 mm等不同锥长微结构光纤。理论计算表明,随着锥长变长,锥腰直径变小,锥腰处零色散波长向短波移动：未拉锥及6,8和10 mm锥微结构光纤锥腰处零色散波长分别为1 129,885,806和637 nm。利用中心波长为810 nm,重复频率76 MHz,脉宽120 fs的钛蓝宝石飞秒激光器对拉锥后微结构光纤进行了实验研究：锥长为6 mm时,泵浦光中心波长位于整根光纤的正常色散区,锥腰的零色散点附近,内脉冲拉曼散射和级联四波混频是光谱初始展宽的主要因素。泵浦功率达到450 mW时,在可见波段390～461 nm及红外波段1 134～1 512 nm形成-5 dB的平坦宽带连续光谱。泵浦功率达到500 mW时,出现366～2 450 nm覆盖紫外、可见、近红外、中红外的超连续谱,其光谱红蓝移边缘已经接近实验用微结构光纤的传输带宽。锥长为8 mm、泵浦功率为450 mW时,在群速度匹配和群加速度失配的共同影响下,连续谱蓝移边缘达到366 nm,比6 mm锥时蓝移9 nm;锥长为10 mm时,由于锥腰处零色散点移动到可见光区域,可见区光谱仍能满足相位匹配条件。通过级联四波混频效应,在可见区域实现了频率上转换及光谱蓝移。泵浦光功率达到500 mW时,在382～412 nm得到谱宽仅为30 nm,转换效率达到27.7%的频率上转换。     

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。     

Radiation-induced attenuation self-compensating effect in super-fluorescent fiber source

The compact super-fluorescent fiber source(SFS) output spectra variations at different pump currents and under different dose of gamma-ray radiation were measured and compared respectively. The radiation-induced attenuation(RIA)self-compensating effect in SFS based on photo-bleaching was found and the general mathematic model of SFS output spectra variations was made. The radiation-induced background attenuation(RIBA) at the pump wavelength was identified to be the main cause of the total output power and spectra variations and the variations can then be compensated by active control of the pump power to enhance the self-compensating effect. With closed-loop feedback control of pump current,double-pass backward(DPB) configuration and spectrum re-shaping technology, an SFS prototype was made and tested.The mean-wavelength stability of about 87.4 ppm and output power instability of less than 5% were achieved under up to200 krad(Si) gamma-ray irradiation.     

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。