腔内相位调制全光纤脉冲激光器Ⅰ: 实验

报道了在低频直接相位调制下,掺铒光纤激光器的脉冲现象。在光纤激光器谐振腔中插入带尾纤的LiNbO3相位调制器,利用低频周期性信号进行相位调制,能够得到重复频率为几十千赫到几百千赫左右的均匀、稳定的脉冲光输出,且发现激光光谱变化等现象。分析表明,这种脉冲现象难以用调Q、锁模等传统的脉冲光理论进行有效地解释。简要讨论了脉冲光产生的物理机制,通过对相位调制与“驰豫振荡”关系的研究,唯象地认为相位调制和“驰豫振荡”是脉冲光产生的原因。     

掺铒光纤激光器中自脉冲的控制

在实验中观察到了掺铒光纤激光器中自脉冲，并通过加反馈的方法控制了自脉冲。在理论上利用带反馈的两激光器的耦合模型，成功地解释了自脉冲的产生及其控制的物理机制。结果表明，掺铒光纤激光器中两正交偏振态的反馈及其耦合对光脉冲的形成及控制的重要性。     

环形光纤激光器中的半导体光波导调制器

对环形光纤激光器中的半导体光波导调制器进行了理论研究，结果表明，光纤环中的偏振控制器对光的偏振态的控制以及半导体光皮导对光的偏振态的调节构成了激光器的主要调制机理，为环形光纤激光器的自调Ｑ及锁模的新机制提供了理论依据。     

飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究

利用飞秒激光脉冲在长度为10cm，包层具有大空气比的双折射微结构光纤中通过高阶模相位 匹配的四波混频获得了波长可调谐的反斯托克斯波.实验中脉冲宽度为35fs，中心波长820nm ，单脉冲能量4nJ的飞秒激光脉冲耦合到长轴直径为5μm，短轴为46μm的双折射微结构光 纤中.在高阶模传输情况下，通过调制耦合光的偏振方向，获得了具有不同中心波长的反斯 托克斯波.通过对比分析，讨论了输入光的偏振态对双折射微结构光纤中高阶模式下四波混 频效应的影响情况.理论计算分析很好的解释了实验结果. 关键词： 微结构光纤 飞秒脉冲激光 四波混频     

光子晶体光纤中交叉相位调制光谱展宽特性研究

实验研究了超高速时分复用信号与探测光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的交叉相位调制光谱展宽特性,从光谱学的角度分析了信号光波长漂移,泵浦光与信号光总功率及功率比,二者偏振态失配对交叉相位调制光谱展宽效应的影响,探讨了实现偏振不敏感交叉相位调制效应的可行性。研究发现,在36 nm波长范围,总功率大于23 dBm,泵浦光与信号光功率比合理,二者偏振态匹配时交叉相位调制效果最好,交叉相位调制的偏振相关性为11 dB,指出利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中的残余双折射,调节泵浦光与光纤双折射主轴成45°,可以实现偏振不敏感交叉相位调制效应,随后的理论模拟和实验结果相一致。研究结果为实现基于交叉相位调制原理工作的超快全光信号处理器件作了充分准备。     

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.     

超高偏振模色散光纤中光脉冲传输行为的研究

利用耦合非线性薛定谔方程分析了光脉冲在超高偏振模色散光纤中传输时，偏振模色散引起脉冲分裂。并用基模的两正交偏振分量耦合走离解释了脉冲分裂的成因。利用偏振模色散为237．95ps／km^1/2的光纤进行了实验验证。     

线性光采样模拟前端研制与128Gb/s信号测试

面对100 Gb/s光纤传输系统性能监测需求,自主研制完成高速线性光采样模拟前端。其内部由1个被动锁模光纤激光器产生脉宽为2 ps、重复频率为96.25 MHz的采样光脉冲,待测偏振复用四相移键控(PDM-QPSK)信号和采样光脉冲进入光混频器后完成偏振相位分集探测,利用模拟带宽为400 MHz的平衡探测器完成光电转换后,将4路模拟信号传入主机进行数字化处理,获得高速光信号时域分析结果。通过优化设计,实现被动锁模光纤激光器的脉冲功率、中心波长、重复频率稳定输出。利用商用128 Gb/s PDM-QPSK信号对工程样机和安捷伦调制信号分析仪N4391A展开对比测试,测试结果表明工程样机可获得相同的时域参数分析结果。     

电控径向双折射滤波器的横向超分辨与轴向扩展焦深

提出利用电控径向双折射光瞳滤波器实现横向超分辨性能参量的调制与轴向扩展焦深。该光瞳滤波器由两个平行偏光镜,一个电光晶体与一个径向对称双折射晶体组成。分析了电光晶体与径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用,通过控制电光晶体的相位延迟实现径向中心处初始偏振态的控制,与径向双折射元件横向偏振态调制结合,实现了庞加莱球上偏振态演变路径与阶段的控制,从而对焦点附近偏振态进行空间调制以实现光强的重新分布。研究结果表明,外加电场调制可以实现横向上超分辨性能的调控以及轴向上焦深的扩展,并可得到相应的电光相位延迟范围。     

超高速光纤耦合声光调制器的设计及其应用

为实现小于10 ns光脉冲上升时间的超高速声光调制,该文提出一种光纤耦合声光调制器光脉冲时域响应的理论设计仿真方法。利用该方法对1064 nm和1550 nm工作波长光纤耦合声光调制器进行了仿真,结果预测器件的光脉冲上升时间分别为9.4 ns和9.1 ns;通过器件制作和测试验证,两个波长的器件实测光脉冲上升时间分别为9.74 ns和9.22 ns,实测与理论仿真结果偏差较小。文章最后对器件在超快光纤激光器种子源光脉冲选单、光纤水听阵列时分复用及潜在的宽带移频应用进行了介绍。     

掺铒光纤激光器自脉冲行为的研究

对掺饵光激光器的自脉冲行为进行了研究。采用半导体激光器连续光泵浦，在较低的泵浦功率下，在掺饵光纤激光器中得到了稳定的１倍周期和２倍周期自脉冲输出，观察到周期性的不等幅脉冲序列输出，在理论上动用光子寿命可变的正交偏振激光场耦合模型对实验进行了分析。结果表明，掺饵光纤激光器中两正交偏振模光子寿命的调节对获得稳定的自脉冲有着十分重要的作用。     

光纤激光器中基于偏振控制器的脉宽可调平顶光脉冲生成技术

提出了主动锁模联合非线性偏振旋转光纤激光器中基于偏振控制器的脉宽可调平顶光脉冲生成技术.光纤激光器由主动锁模部分和一根掺Bi的高非线性光纤联合两个偏振控制器及光纤检偏器构成的非线性偏振旋转结构组成.分析了该实验装置在不同状态下的工作机制,通过调节激光器中的两个偏振控制器,实验获得了10GHz的脉宽可调平顶光脉冲,脉宽调节范围在12~19ps之间,调节激光腔中的宽带滤波器,可在不同波长处获得平顶光脉冲.实验表明:输出的平顶光脉冲性能稳定,边模抑制比为65dB,定时抖动145fs.     

双环掺铒光纤激光器混沌偏振控制方法研究

提出双环掺铒光纤激光器激光混沌的偏振耦合控制以及部分偏振控制方法,偏振耦合控制能控制耦合相互作用以控制激光混沌,部分偏振控制是控制部分偏振耦合效应以控制激光混沌.数值模拟了偏振耦合控制混沌和某一个环的部分偏振控制混沌,它们都能实现把双环掺铒光纤激光器激光混沌控制到稳定态和周期态上;通过实时调控光的偏振方向,这两种混沌控制方法都能实时地、动态地、有效地控制激光混沌进入到稳定态和周期态上.     

非线性双折射色散光纤中极化调制不稳定性分析

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了线偏振光在光纤中的传输特性.结果表明:由于线性双折射、非线性效应和色散的相互作用,导致光的偏振状态发生变化,产生交叉相位调制(XPM),从而导致调制不稳定性.这一调制不稳性不仅在反常色散区产生,在正常色散区也能产生,并且线性双折射发生变化时,增益谱也随之发生变化.     

基于非线性偏振旋转的全正色散锁模光纤激光器偏振特性的研究

基于耦合的Ginzburg-Landau方程和各器件的琼斯矩阵,建立了全正色散锁模光纤激光器的数值模型,计算了腔内各点脉冲不同部分的偏振态。计算结果表明,当线性双折射较强时,光纤中脉冲的偏振态近似以拍长为周期变化,一个拍长内的演化过程为右旋椭圆偏振光-线偏振光-左旋椭圆偏振光-线偏振光-右旋椭圆偏振光。与一般的饱和吸收体不同,非线性偏振旋转等效饱和吸收体的调制深度随波片角度变化。计算了波片方位角改变时,调制深度的变化情况。相比于偏振分束器之前的1/2波片及1/4波片,偏振分束器之后的波片对调制深度的影响更大。     

干涉型光纤传感阵列的电光调制消偏振衰落技术

提出了一种新型的干涉型光纤传感器阵列的消偏振衰落技术。在时分复用系统中,在全保偏传感基元的基础上,使用单模光纤做传输光纤搭建系统,通过对输入偏振态进行高频调制,能够在光强有所下降的情况下较好地解决了系统的偏振衰落问题。理论分析证明,当EOM相位调制的初相位设置为π/4,采样率和相位调制频率设置恰当时,通过PGC内调制解调技术可实现消偏振衰落。在理论分析的基础上进行了MATLAB软件模拟,解调出来的信号与原始信号基本重合。     

半导体激光器在激光遥控制导中的空间耦合

针对高功率脉冲半导体激光器的远场特点,及激光制导对激光功率密度和光斑均匀性的要求,给出多孔径空间耦合方案并对其优点进行理论分析;针对纳米叠层芯片高功率半导体激光器偏振特性,基于偏振复用的原理,进行2支高功率半导体阵列激光器的偏振合束研究。通过试验得出结论:偏振耦合后系统输出光功率几乎2倍于单个激光器输出功率,采用多孔径耦合及偏振耦合均能满足遥控制导光斑要求。     

超短光脉冲在双折射光子晶体光纤中产生超连续谱的偏振特性数值分析

采用矢量耦合非线性薛定谔方程描述了超短光脉冲在双折射光子晶体光纤中的传输过程,并利用分步傅里叶方法求解该方程。数值模拟了中心波长为1550nm的超短光脉冲在不同色散参量的双折射光子晶体光纤中超连续谱的产生及其偏振特性。分析了光纤在不同色散区时,高阶色散和非线性效应对超连续谱及其偏振态的影响。结果表明,当超短光脉冲波长位于近光纤零色散点的反常色散区时,比其在光纤正常色散区和远离光纤零色散点的反常色散区更容易产生宽且平坦的超连续谱,所得到的光谱显示出了复杂的偏振态特性。     

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。     

光脉冲注入下VCSEL的偏振开关特性

基于描述主、副垂直腔表面发射激光器（M-VCSEL,S-VCSEL）动态特性的速率方程,研究了M-VCSEL在脉冲电流调制下,输出光脉冲的偏振特性,以及S-VCSEL在M-VCSEL输出光脉冲的注入下,其偏振开关特性.研究结果表明：M-VCSEL在周期性脉冲电流的作用下,将产生周期性光脉冲输出;S-VCSEL在该光脉冲的注入下,输出光将在两个互相垂直的方向之间发生周期性转化,且变化周期与M-VCSEL所受到的调制脉冲电流周期相同;通过改变M-VCSEL驱动脉冲电流的调制幅度,可控制S-VCSEL输出的垂直偏振抑制比. 关键词： 垂直腔表面发射激光器（VCSEL） 光脉冲 偏振开关