泵浦激光器驰豫振荡噪声对光纤激光水听器的影响

对采用相位生成载波解调的光纤激光水听器系统中3kHz附近频域内固有噪声的产生机理进行了理论推导,并设计实验进行验证.首先测量得到泵浦激光器的驰豫振荡频率峰值,随后以400 Hz为间隔逐渐降低相位生成载波信号频率,观察固有噪声峰值的移动方向和大小.实验结果表明,随着载波信号频率的降低,固有噪声峰也向低频方向移动,移动间隔同样为400 Hz.可知相位生成载波解调算法中高频载波调制信号与泵浦激光器的驰豫振荡频率叠加是形成探测频谱固有噪声的主要原因.通过降低高频载波调制信号频率的方法对驰豫振荡噪声进行抑制,消除了探测频谱中的固有噪声峰,得到了较为平坦的本底噪声谱.     

腔内相位调制全光纤脉冲激光器Ⅱ: 理论

针对低频腔内直接相位调制时全光纤激光器的脉冲现象,提出了合理的理论解释。基于光纤激光器自脉冲和固体激光器空间耦合的理论,对脉冲光产生的机理进行了分析,解释脉冲光产生的物理机制。假定光纤激光器中存在两个正交的偏振态,且两个偏振态以固体激光器空间耦合的模型耦合; 在相位调制作用下,两个耦合的偏振态之间相位差变化,导致两个偏振态的耦合特性发生变化,从而产生脉冲光输出。建立相应的数学模型,进行定性的理论分析。数值模拟表明,理论分析与实验结果符合得很好。     

全光纤主动锁模2 μm掺铥脉冲激光器

报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器,中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制,获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出,脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度,获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。     

双环掺铒光纤激光器混沌控制产生周期脉冲及多周期现象研究

研究了双环掺铒光纤激光器混沌控制产生周期脉冲以及多周期现象,并提出了光调制器调制泵浦控制、外部光注入控制、光衰减器控制、光延时时间控制器控制以及相位控制器控制和连续键控反馈光等多种双环掺铒光纤激光器的混沌控制方法.结果表明:用光调制器调制泵浦光能控制激光到周期态及多周期态;用外部光注入能控制激光到单周期态、双周期态、三周期态、四周期态、五周期态以及多种高周期态等,能形成多种形式相空间图样,产生双环掺铒光纤激光器独特的激光单锁模拟和双锁模拟现象;用外部光路反馈控制时,在负反馈条件下,用时间控制器控制反馈光的延时时间能控制激光到不同的周期态和双周期态,用光衰减器控制光的强度能控制激光到稳定态及周期态,用相位调制器控制反馈光的相位进行负反馈和正反馈转换时能有效地控制激光进入到稳定态及周期态;连续键控反馈光相位能控制激光到多周期态等.整个控制系统能动态、有效地控制产生周期光脉冲以及多种新颖的多周期态等.     

光子晶体光纤中自相位调制效应对超高斯脉冲传输的影响

为了研究光子晶体光纤的微结构对其非线性光传输特性的影响,利用超格子法和光子晶体光纤中的光传输方程,计算了光子晶体光纤中的高斯光脉冲和超高斯脉冲的自相位调制谱.计算结果表明：高斯光脉冲和超高斯光脉冲的高频端比低频端均有较大的频谱展宽,而高斯光脉冲的频谱比超高斯光脉冲的频谱具有更大的中心峰值；超高斯光脉冲较高斯光脉冲有较广的频谱范围,它们的自相位调制展宽范围均随着传输距离的增加而增大.这些现象均可以利用自陡峭效应的理论加以解释.与传统光纤相比,高斯光脉冲在传统光纤中所受自相位调制效应的影响较小.     

基于光电振荡器和孤子压缩的双波长、高稳光窄脉冲

提出了一种在波长双环路光电振荡器(OEO)中,利用啁啾压缩和孤子压缩效应产生光窄脉冲的有效方案。此方案能够同时产生双波长光窄脉冲。将双环路OEO产生的高质量微波信号调制到系统中的直调激光器和相位调制器上,产生光脉冲和光啁啾。调节直调激光器和相位调制器之间的延时量,从而获得最大的啁啾率。利用色散补偿光纤和高非线性光纤对光脉冲进行啁啾压缩和光孤子压缩,使得光脉冲最终压窄至1.2ps。采用锁相环技术对系统腔长进行有效控制,使光脉冲的长期稳定性得到改善。     

基于注入半导体激光器的微波副载波相位调制信号产生

光载无线技术是解决终端超宽带无线通信的重要方法,光信号与微波/毫米波信号的融合处理技术在光-无线的数据格式转换中至关重要.提出了一种基于相位调制信号光注入Fabry-Perot型半导体激光器实现微波副载波相位调制信号产生的方法.光学注入半导体激光器的输出光场会产生一周期(P1)振荡效应, P1振荡产生的边带实现了相位调制信号光的调制分量的放大,被放大的调制分量与注入光载波在激光器腔内拍频形成微波副载波.注入光相位的变化导致新产生的微波副载波相位变化, 实现了注入信号光相位信息转化为微波副载波相位信息.本系统完成1.3 Gb/s, 2.7 Gb/s, 2 Gb/s光相位调制信号到微波副载波相位调制信号的转换,并测量了微波的单边带相位噪声. 通过光电转换和电域混频将还原出的光基带信号与原信号进行逻辑对比,证明了数据信息转换的正确性.     

具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲

从麦克斯韦方程组出发 ,推导出了具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲在非线性光纤中传输的方程和非线性光纤的折射率。给出了描述具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲在非线性光纤中传输方程的解。研究了在非线性光纤中自相位调制导致具有几个光振荡周期的飞秒激光脉冲频谱展宽 (脉宽压缩 )的详细物理过程。研究了非线性光纤中飞秒光孤子产生的条件     

100W全光纤化高重频窄脉宽光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大结构工作的全光纤化高重复频率窄脉冲宽度光纤激光器.种子源是一个直接电脉冲调制的1 063 nm光纤耦合输出半导体激光器.为了抑制放大器中产生的放大自发辐射光,将种子激光的脉冲波形调制为二阶超高斯型.峰值功率为950 mW的半导体激光器经过2级大模场掺镱双包层光纤放大器(纤芯分别为10μm和30μm)功率放大后,最终获得了平均功率为101 W、重复频率为200 kHz、脉冲宽度为14.77 ns、峰值功率为34.2 kW、3 dB光谱宽度为0.261 nm、光束质量M~2为1.17的脉冲激光输出.与传统的纳秒级脉冲光纤激光器相比,该激光器峰值功率高、光束质量优、光谱宽度窄、结构简单,可广泛应用于激光雷达、遥感探测、倍频和光参量震荡等领域.     

掺镱光纤激光器自脉冲与自脉冲内的自锁模研究

采用单端连续抽运方式, 对自由运转的双包层掺镱光纤激光器的输出特性进行了详细的实验研究. 实验中不但观察到了自脉冲, 而且首次在自由运转的光纤激光器中观察到自锁模现象, 对它们产生的物理机理进行了相应的理论分析. 分析表明: 增益光纤的弱(未) 抽运部分对信号光的吸收导致光纤激光器内自脉冲的出现, 轴向模之间的拍频和自相位调制导致自锁模现象的出现, 而受激拉曼散射、 受激布里渊散射等非线性效应使它们进一步增强. 当抽运光功率略高于阈值时, 自脉冲宽度比较宽, 随抽运光功率增加自脉冲的脉宽变窄; 自脉冲包络面内的自锁模脉冲的宽度随抽运光功率增加也变窄, 进一步增加抽运光功率, 自脉冲和自脉冲包络面内的自锁模现象消失. 实验测得自锁模脉冲的间隔为224 ns, 最大(小) 自锁模脉冲的半高全宽约为35.0 ns (6.3 ns); 测得信号光的中心波长为1090 nm, 谱线半高全宽的最大(小) 值约为7.05 nm (2.01 nm).     

半导体激光器在高速大正弦调制下的分频单一光脉冲化及单模化行为

本文用多纵模速率方程对半导体激光器在高速大正弦调制下的行为进行了数值分析,得出随着调制参量的变化激光器的输出光会出现有规则的光脉冲序列、光谱变宽和波长漂移;在适当的调制条件下不仅会产生二分频单一光脉冲化现象,而且还会产生更多分频单一光脉冲化现象,同时利用分频现象还能够得到单模化光脉冲,其脉冲宽度小于10ps,并且对这些现象进行了定性解释。     

光纤环形外腔半导体激光器频偏特性研究

本文给出了在环形光纤外腔光反馈之下半导体激光器频偏特性的小信号分析理论.分析表明,尤其在千兆赫以下的调制频段中,耦合腔相移、内外腔光耦合强度及内外腔光场相位失谐对频偏功率比均有显著影响.可望用作强度调制直接检测高速率、长距离光纤通信系统中的光源.     

基于全保偏光纤利用脉冲同步技术差频产生中红外皮秒激光

搭建了主-从结构的全光被动同步激光器,将主激光器输出脉冲功率放大后注入从激光器,利用注入脉冲在从激光器中的交叉相位调制效应,实现了1029.9 nm泵浦光与1585.5 nm信号光的脉冲同步。采用声光调制器进行选频并配合级联光纤放大,提高了泵浦光脉冲的峰值功率,并通过优化光纤链路长度有效控制了泵浦光光谱展宽。该双色同步脉冲在PPLN晶体中进行非线性差频处理,当重复频率为100 kHz时,获得了3 dB光谱带宽为0.77 nm、中心波长为2940 nm的线偏振皮秒脉冲,最大单脉冲能量为1.8μJ,泵浦光转化效率为49.6%。     

交叉相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法

提出半导体激光器混沌交叉相位调制(XPM)光反馈提高混沌载波发射机带宽方法,建立了有外腔光纤传输反馈XPM控制下的激光动力学物理模型.理论导出XPM作用下激光双反馈频率失谐公式,指出XPM产生的非线性相移影响了激光器增益和线宽增强因子,其光纤二阶非线性效应使激光振幅和相位变化更加丰富,而非线性相移的出现进一步增加了新的频率分量并使频谱展宽.数值结果表明,XPM使激光器混沌带宽增加到4倍以上,使激光混沌张弛振荡频率增加到2.85倍,其光纤长度、入纤光功率、面镜反射系数、光纤二阶非线性系数等都能影响激光混沌带宽.     

光纤移频分布式布里渊光纤传感技术

提出了一种利用布里渊光纤环形腔移频技术实现分布式光纤布里渊传感的方法.该方法基于布里渊光时域分析法原理,将一束单纵模运转激光器输出的激光分为两束;一束光入射布里渊光纤环形腔中产生窄线宽的受激布里渊散射光作为斯托克斯光,另一束光经过低频相位调制后作为泵浦光;斯托克斯光和泵浦光分别相向入射进入传感光纤,通过测量布里渊谱得到...     

脉冲位置调制对脉冲式光纤激光器调制速率的影响

脉冲式光纤激光器受到其重复频率的限制,导致其数据传输速率较低,严重影响了其在通信领域的应用。为了改善其性能并使其能更好地应用到通信领域,针对脉冲式光纤激光器的这种缺点,通过三种脉冲位置调制(PPM)调制方式对其进行调制并对其性能的影响进行了实验研究。通过改变三种PPM调制的调制位数脉冲时隙宽度对脉冲式光纤激光器的调制速率的影响以及三种PPM调制方式对脉冲式光纤激光器的输出功率误码率的影响进行了仿真研究。分析结果表明,单脉冲位置调制(L-PPM)调制方式最适合脉冲式光纤激光器,可以将重复频率为200kHz的脉冲式光纤激光器的调制速率提高到1.387Mbit/s,该结果有利于脉冲式光纤激光器在通信中的应用。     

基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器

设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号,用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调,实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感...     

飞秒激光脉冲在非线性光纤中的传播

研究了非线性光纤中自相位调制导致光脉冲频谱展宽的详细物理过程,以此为光纤中光孤子产生的物理过程作准备。     

利用单模光纤中SBS效应进行被动调Q的掺铒光纤激光器研究

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性。据此,对采用单模光纤(SMF)作为SBS池的掺Er3＋调Q光纤激光器进行实验研究,当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的抽运光功率下得到脉宽约2.6 ns,脉冲周期58.23 ns,平均功率7.35 mW的激光脉冲。进一步的研究表明：激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成; SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象。脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关。     

光纤中受激Brillouin散射动态弛豫振荡特性及其抑制方法

为了避免在高功率光纤放大器和光纤相位共轭镜等实际应用中因受激Brillouin散射（SBS）造成的光纤损伤,根据描述SBS动态弛豫振荡特性的振幅耦合方程,利用有限差分的数值模拟方法研究了光纤中SBS的动态弛豫振荡特性,并对其抑制进行了初步探讨.得到了光纤中SBS弛豫振荡在不同的脉冲上升时间的时空三维图;同时利用方波和脉冲光作抽运光进行了相应实验研究,实验结果与理论模拟结果符合很好.结果表明,增大抽运光脉冲上升时间可以有效抑制因SBS而产生的弛豫振荡,进而避免因其造成的光纤损伤. 关键词： 受激Brillouin散射 动态弛豫振荡特性 有限差分法