单纵模多环形腔掺铒光纤激光器及其稳定性

介绍了一种多环形腔结构(MRC)的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器(EDFL).这种激光器通过在主环形腔中插入充当模式滤波器的三个长度不等的无源次级环形腔,并结合腔内光纤布拉格光栅(FBG)形成多环形腔掺铒光纤激光器结构,多环形谐振腔可保证激光器的单纵模输出。讨论了使激光器运行在单纵模状态的谐振腔理论。同时,为了提高系统输出的频率稳定性,采用外光注入方法有效地抑制了模式跳变和拍噪声,改善了输出谱特性。实验得到在1550.225nm处输出功率约3.6dBm,信噪比(SNR)>35dB的单纵模输出光,且测得线宽小于500Hz.     

超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器(BEFL),腔长仅为10m。该BEFL以4m长的普通掺铒光纤(EDF)为激光增益介质,腔外布里渊抽运光和980nm抽运光的注入在掺铒光纤中,分别引入非线性布里渊增益和线性掺铒光纤放大器(EDFA)增益。实验结果表明,BEFL工作在单纵模状态,输出信噪比高(>40dB),抽运阈值低(～20mW),输出功率大(>10mW),且布里渊抽运光不仅决定BEFL的输出波长,更对其抽运阈值和出光功率有重要影响。     

单纵模波长可开关的环形腔光纤激光器

提出并实现了一种单纵模窄线宽输出、波长可开关的光纤激光器.该激光器采用环形腔结构,利用一段未抽运的掺铒光纤(EDF)的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转与窄线宽输出;同时利用1×2光开关和2个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现2个输出波长的可开关功能.在17.5 dBm的掺铒光纤放大器(EDFA)输出功率下,获得了2.5 dBm峰值功率,3 kHz线宽的单纵模激光输出;并且输出光的波长在控制电压的作用下可在1545.2 nm和1556.4 nm两个波长之间任意选择.     

基于保偏光纤光栅的双波长掺铒光纤激光器

提出了一种基于保偏光纤(PMF)中布拉格光栅的波长间隔可调的可开关双波长掺铒光纤激光器(EDFL)。由于和光纤布拉格光栅(FBG)两个反射峰对应的不同波长的两纵模在偏振态上是止交的．从而在均匀展宽的掺铒光纤中增强了偏振烧孔(PHB)效应。这种偏振烧孔效应大大减小了不同模式之间的竞争，因此可在室温下得到稳定的双波长振荡。另一方面。通过调整偏振控制器的状态．即改变腔内的双折射状念，光纤光栅的两个反射峰强度会发生变化。基于以上原理。便形成了对激光振荡模式的选择．即通过调整偏振控制器的状态可使激光器工作在稳定的双波长状态或在两波长之间转换。通过改变加在光纤光栅上侧向应力的大小和方向．可有效控制双波长激射的波长间隔．实验中得到了0．2～1．1nm的可调间隔。     

掺铒光纤环形激光器输出波长的研究

为了得到掺铒光纤环形激光器的激光运行波长与掺铒光纤长度和耦合比之间对应关系,基于3能级的速率方程采用解析方法进行了理论分析,并通过实验给予验证,分别取得了激光运行波长随掺铒光纤长度和耦合器耦合比变化的数据。结果表明,随着光纤长度的增加,激光的输出波长往长波方向移动,输出波长为1563nm 时输出功率最大,掺铒光纤最佳长度大约为11.5m,耦合比越大,激光的输出波长越短。这一结果对改变耦合比进行光纤激光器激光波长调谐的设计有很大帮助。     

注入锁定掺铒光纤环形腔激光器及波长调谐技术

研究了掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的注入锁定现象,提出了一种实现可调谐的单纵模EDFRL波长及功率稳定的新方法,即利用注入锁定技术向法布里-珀罗可调滤波器结合复合腔结构的EDFRL腔内注入低功率的连续光,使某一纵模在注入连续光的基础上起振.这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而与注入信号发生锁定,实现激光器输出光谱的稳定.实验得到激光器在1527.4～1561.9 nm范围内波长可调,输出功率＞0.6 dBm,信噪比(SNR)＞43 dB;输出光波长与功率抖动分别＜0.01 nm和≤0.02 dB,且线宽约为1.4 kHz.     

注入锁定掺铒光纤环形腔激光器及波长调谐技术

研究了掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的注入锁定现象,提出了一种实现可调谐的单纵模EDFRL波长及功率稳定的新方法,即利用注入锁定技术向法布里-珀罗可调滤波器结合复合腔结构的EDFRL腔内注入低功率的连续光,使某一纵模在注入连续光的基础上起振.这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而与注入信号发生锁定,实现激光器输出光谱的稳定.实验得到激光器在1527.4～1561.9 nm范围内波长可调,输出功率＞0.6 dBm,信噪比(SNR)＞43 dB;输出光波长与功率抖动分别＜0.01 nm和≤0.02 dB,且线宽约为1.4 kHz.     

环形腔掺铒光纤激光器输出特性理论与实验研究

对由不同长度的掺铒光纤和不同分光比的耦合器构成的光纤环形腔激光器的输出特性进行了理论和实验研究。理论分析表明,激光器的输出功率、斜率效率与掺铒光纤的长度、耦合器的分光比有关,且存在最佳值。最后通过实验得到,在泵浦功率为120 mW,掺铒光纤的掺杂浓度为4 000 ppm下,最佳的掺铒光纤长度为3 m左右,最佳输出耦合比在80%附近,与理论分析基本一致。     

可编程控制波长调谐的环形掺铒光纤激光器

提出了一种新型的可调谐光纤激光器,器件采用介质薄膜干涉滤波器进行波长可编程调谐,调谐范围超过38 nm(1 526.5～1 564.6 nm),中心波长可精确调谐到C波段指定的ITU-T波长栅格的标准中心波长处,3 dB带宽小于0.08 nm,25 dB带宽小于0.22 nm,波长稳定性优于0.01 nm,边模抑制比大于60 dB,最大输出光功率35.6 mW,功率稳定性优于±0.02 dB,阈值泵浦功率和斜率效率分别为5.8 mW和36.6%.     

环形腔掺铒光纤激光器的理论研究

从基本激光理论出发,建立了掺铒光纤激光器的传播方程.掺铒光纤在1550 nm波长处具有很高的增益,正对应低损耗通信窗口,具有潜在的应用价值,抽运光模强度分布与纤芯铒离子分布的重叠积分因子是对激光器非常重要的参数,将对光纤的模式进行分析,根据各个模式的模场来判断该模式是否与纤芯铒离子分布有重叠,研究了与介质吸收截面有关的重霍积分的影响因素;对放大自发辐射(ASE)噪声特性进行理论分析,给出增益、阈值功率和斜率效率等的解析形式,建立输出特性计算模型.针对这种环形腔掺铒光纤激光器,编写专门的计算程序,在输出特性等方面进行理论计算仿真,对该结构布局所带来的影响进行详细分析讨论.     

可调谐多波长掺铒光纤激光器

近年来,多波长光纤激光器作为密集波分复用系统中的重要光源而被广泛研究.对多信道取样光纤光栅(M-FBG)进行了详细的理论分析,并在此基础上实现了一种可调谐多波长光纤激光器.该激光器采用环形腔结构,以掺铒光纤作为增益介质,利用M-FBG的多波长选择特性在室温下实现了功率平坦度小于1dB、3dB线宽小于0.1nm、边模抑制...     

环形腔掺铒光纤激光器的实验研究

利用掺饵光纤和环形腔结构，在９８０ｎｍ半导体激光器泵浦下，获得了１．５６μｍ波长的光纤激光器输出。激光器的阈值泵浦功率为５．２ｍＷ。具有很好的线性输出特性。     

基于光纤Bragg光栅的掺铒光纤激光器

研制了基于光纤Bragg光栅的掺铒单模光纤激光器。用 980nmLD作抽运源 ,在 1 56 μm波段获得了谱线宽为 0 1nm的激光输出。最大输出光功率为 1 73mW。输出功率稳定性为± 0 .0 2dB ,波长稳定性为 0 0 5dB。阈值抽运光功率为 7mW ,斜率效率为 3%。     

稳定单纵模运转的低噪声环形复合腔光纤激光器

报道一种可实现稳定单纵模运转的低噪声环形复合腔掺铒光纤激光器。利用保偏光纤抗外界扰动能力强的特性,精细地优化复合腔参数以拓宽有效纵模间隔。对经隔震绝热封装后的激光器采取温度补偿,可对复合腔自由光谱范围(FSR)进行微调,使得复合腔激光器可更精准地运用Vernier效应来有效抑制跳模,进而该激光器可实现14 h以上无跳模的稳定单纵模连续运转,输出激光的信噪比高达80 dB,线宽窄至400 Hz。此外,还首次测量了环形复合腔掺铒光纤激光器在自由运转下宽频段内强度噪声和频率噪声特性,测量结果表明,该激光器在1 mHz～1 MHz宽频段内的强度噪声和频率噪声低,在1 mHz～10 Hz频段,强度噪声和频率噪声均优于典型分布Bragg反射(DBR)光纤激光器的噪声水平,且弛豫振荡频率也更低。     

双波长环形腔掺铒光纤激光器输出的稳定性

使用掺铒光纤平均反转粒子数模型推导了双波长激光器平衡振荡需满足的条件,并据此设计实验系统,对抽运功率、模式损耗以及波长间隔对输出功率的影响进行了实验研究.结果表明,可通过调节腔内损耗谱实现掺铒光纤环形腔内多波长激光输出,双模平衡振荡条件在远离阈值点情况下成立;可变衰减器的稳定性对双波长平衡的影响极大,允许的偏离值小于0.4 dB;而起振波长的偏离对双波长平衡的影响较小,大于1 nm的波长偏离才会导致平衡破坏;掺铒光纤的非均匀加宽效应允许平衡时损耗在一定范围内波动,这有助于提高激光器的输出稳定性,30 min内1546 nm和1556 nm双波长的功率波动小于0.5 dB.     

单纵模、波长可开关的线性腔光纤激光器

提出并实现了一种单纵模输出、波长可开关的光纤激光器.该激光器采用线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,利用980 nm抽运的掺铒光纤(EDF)作为增益介质,并且通过腔内另一段未抽运的掺铒光纤的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转;同时利用1×N光开关和N个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现N个输出波长的可开关功能.在90 mw的抽运功率下,获得了-0.5 dBm峰值功率,3.6 kHz线宽的单纵模激光输出;输出光的波长在控制电压的作用下可在1574.6 nm,1579.7 nm,1584.8 nm和1589.9 nm四个波长之间任意选择.     

基于复合双环腔及饱和吸收体的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器

提出并实现了一种工作在2050 nm波段的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器。使用3个耦合器组成的新型复合双环腔抑制密集的多纵模,结合未泵浦的掺铥光纤（作为饱和吸收体）,实现了激光的单纵模激射和窄线宽输出。实验结果表明：室温下,激光器的中心波长为2048.76 nm,光信噪比为68 dB。通过60 min的连续测量,得到激光的输出功率波动不大于0.15 dB,中心波长漂移不大于0.02 nm,证明了所设计的激光器具有良好的波长稳定性和功率稳定性。使用基于3×3光纤耦合器的相位解调系统对激光器的频率噪声特性进行测量,并进一步结合β分割线法测量线宽。当测量时间为0.001 s时,激光器的线宽为9.17 kHz。当频率高于1 MHz时,相对强度噪声低于-125.69 dB/Hz。该激光器在激光雷达和空间光通信系统中具有广阔的应用前景。     

多波长掺铒光纤激光器的研究进展

综合报道了几种新型多波长掺铒光纤激光器,并对这些激光器的机理、实验装置及结果进行了详细的介绍,并展望多波长掺铒光纤激光器的发展方向。     

基于重叠光栅的双波长掺铒光子晶体光纤激光器

提出了一种基于光纤重叠光栅的双波长光子晶体光纤激光器。激光器采用线形腔结构,掺铒光子晶体光纤为激光器的增益介质,反射率均高于99%的光纤重叠光栅用作激光器的波长选择器件。基于增益均衡技术,抑制谐振腔内的模式竞争,在室温下获得了稳定的双波长激光同时输出。实验结果表明:其3 dB线宽小于0.02 nm,30 dB线宽小于0.25 nm,SMSR为54.34 dB,双波长激光的中心波长间隔为0.932 nm。该双波长激光器输出的双波长激光具有较好的稳定性。     

基于保偏光栅和复合腔的单纵模双波长激光器

提出了保偏光纤光栅和复合腔结构的单纵模双波长激光器,保偏光纤布喇格光栅(PM-FBG)的波长确定了振荡频率.除了激光器谐振腔,还引入了两个滤波结构,其中一个是带有半导体光放大器(SOA)的环形滤波结构,另一个是由两个偏振分束、两个偏振控制器及一段单模光纤组成的双腔滤波器,三个谐振腔的共同作用抑制了激光器的多余纵模,得到了单纵模的线宽为4.7kHz.