主动锁模掺饵光纤环形激光器有理数谐波调制技术

成功地利用有理数谐波锁模技术在主动谐波锁模掺饵光纤环形激光器中获九倍于调制频率ｆｍ的高重复率脉冲序列,所得最高锁模脉冲重复频率ｆｐ＝４ｆ≈６ＧＨｚ。根据实验结果,本文指出有理数谐波锁模输出高阶光脉冲的物理机制、导致高阶输出脉冲脉宽展宽和幅度不稳定的原因以及消除幅度不稳定的具体办法。     

被动谐波锁模Er3+/Yb3+共掺双包层光纤环形腔激光器

 为了实现高重复频率和高功率的光脉冲,实验采用Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤作为增益介质,稳定的中心波长为976 nm的高功率半导体激光器作为泵浦源,利用非线性偏振旋转锁模技术,得到稳定的自起振锁模光脉冲。当泵浦功率为2.4 W时,激光器输出重复频率为8.829 MHz的连续锁模光脉冲,平均输出功率为52.5 mW,自起振锁模泵浦阈值功率为0.6 W,并观测到了稳定的高阶谐波锁模、调Q和调Q-锁模光脉冲输出。     

利用有源滤波器实现谐波锁模光脉冲的均衡

提出并分析验证了一种利用有源环形滤波器对有理数谐波锁模激光器输出光脉冲幅度进行均衡的方案。方案中,光纤结构的有源环形滤波器被视为一个自由光谱范围可调谐的梳状滤波器,使有理数谐波锁模激光器输出光脉冲中的锁模分量通过而其他谐波分量和超模得到抑制,获得幅度均衡的光脉冲。理论上,对经过有源环形滤波器前后光脉冲的波形和频谱分别进行了仿真,结果表明有源环形滤波器能有效滤出所需的锁模频率,且Q值越高,光脉冲的幅度均衡效果越佳。在7阶、11阶、14阶有理数谐波锁模条件下通过实验进行验证,均获得了良好的效果,模式抑制比可提高20 d B以上。     

有理数谐波主被动锁模掺铒光纤激光器

在理论上详细分析了利用非线性光学环形镜（NOLM）来减小输出脉冲幅度波动,消除噪声并对脉冲进行压缩整形的物理机制。在主动锁模掺铒光纤环形激光器中（AHML－EDFL）接入一个非线性光学环形镜,形成结构新颖的主被动锁模掺铒光纤激光器（APHML－EDFL）,利用非线性光学环形镜所具有的饱和吸收体功能,成功地制抑了4阶有理数谐波锁模（RHML）中较大的幅度噪声,在1GHz量级的调制频率下,由主被动锁模掺铒光纤激光器获产生重复频率为5．1GHz,幅度相当稳定的4阶有理数谐波锁模脉冲序列。     

8字形主被动锁模掺Er3+光纤激光器

在理论上分析了利用非线性光学环形镜作为等效可饱和吸收体压缩脉冲进行锁模的物理机制。利用8字形主被动混合锁模的结构在调制频率2．498749GHz下，在1．543μm处获得了12ps的锁模脉冲输出，对应谱宽0．22nm，时间脉宽积0．33。在抽运功率50mW情况下，输出脉冲平均功率3．715mW。在调制频率2．499344GHz、2．499114GHz和2．498999GHz时分别并获得了2～4阶幅度较为均衡的有理数谐波锁模脉冲序列。     

LD调制有理数谐波锁模光纤激光器

本文将F-PLD与环形光纤激光器结合起来,以LD作为调制器,得到高稳定单波长超短光脉冲序列.与工作在增益开关状态的LD相比,平均输出功率提高到2mW,脉冲宽度压窄到47ps.并利用有理数谐波锁模技术,得到重复频率5GHz(5阶有理数谐波锁模)的锁模脉冲,脉冲宽度略有展宽为49ps.     

被动谐波锁模掺Yb3+光纤环形激光器

 利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制，从掺Yb³⁺光纤环形激光器中得到稳定高阶谐波锁模光脉冲。理论分析了工作于正色散区的掺Yb³⁺光纤环形激光器的特性。实验中观测到了掺Yb³⁺光纤环形激光器3种不同演化方式产生高阶锁模光脉冲。4阶谐波锁模脉冲（107.2 MHz重复频率）经过1 m长高掺杂Yb³⁺光纤放大器放大后产生了平均功率100 mW，脉宽22.8 ps的脉冲，最后经过光栅压缩得到了平均输出功率20 mW，脉宽307 fs，脉冲中心波长1 051.2 nm，带宽13.76 nm的激光。     

被动高阶谐波锁模掺Er3+光纤激光超短光脉冲的产生及其放大

报道了利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,从掺Er3+光纤环形腔激光器中产生稳定的高阶谐波锁模光脉冲的实验研究结果(限于示波器带宽,实验中最高曾测量到稳定的4076MHz重复频率的谐波锁模光脉冲).实验中发现有三种不同的演化方式产生高阶谐波锁模光脉冲,还观察到在8352MHz谐波锁模光脉冲的光谱中出现孤子光谱边带.四阶谐波锁模(8352MHz重复频率)超短光脉冲经过6m长高掺杂浓度的掺Er3+光纤放大器放大后产生了平均输出功率1388mW,脉宽201fs,中心波长1531μm,单脉冲能 关键词：     

Er3+-Yb3+共掺杂光纤环型腔被动谐波锁模激光器

 报道了Er³⁺-Yb³⁺共掺杂光纤作为增益介质的环型腔光纤激光器。利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,通过调整泵浦功率,调节偏振控制器的状态,实现了连续基波锁模和高阶谐波锁模两种稳定的锁模运转状态。其中连续基波锁模重复频率15.89 MHz,中心波长为1.557 nm,光谱宽度为9.9 nm。二阶谐波锁模重复率为31.79 MHz,三阶谐波锁模脉冲重复率为46.99 MHz。观察到了调Q锁模和调Q脉冲序列,给出了各种运转状态的实验结果并对多种锁模机理作了简要的分析。     

被动高阶谐波锁模掺Er3+光纤激光超短光脉冲的产生及其放大

报道了利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制,从掺Er3+光纤环形腔激光器中产生稳定的高阶谐波锁模光脉冲的实验研究结果(限于示波器带宽,实验中最高曾测量到稳定的407.6 MHz重复频率的谐波锁模光脉冲).实验中发现有三种不同的演化方式产生高阶谐波锁模光脉冲,还观察到在83.52 MHz谐波锁模光脉冲的光谱中出现孤子光谱边带.四阶谐波锁模(83.52 MHz重复频率)超短光脉冲经过6 m长高掺杂浓度的掺Er3+光纤放大器放大后产生了平均输出功率13.88 mW,脉宽201 fs,中心波长1.531 μm,单脉冲能量为0.166 nJ,对应的光脉冲峰值功率0.811×103 W,增益19 dB的放大结果.     

基于色散不对称光纤环形镜的锁模光纤激光器

在理论上数值计算了各种常量对色散不对称非线性光纤环形镜透射特性的影响。并分析了它作为被动锁模器件用于光纤激光器压窄脉冲的物理机制。利用8字形主被动混合锁模的结构在调制频率为9．998748700 GHz，波长为1566．65nm处获得了11ps的稳定锁模脉冲输出．对应谱宽0．297nm．同时在重复频率为9．995792825 GHz和9．996778256 GHz时分别得到了振幅均匀的二阶和三阶谐波锁模输出。证明色散不对称非线性光纤环形镜可以有效消减脉冲的尾翼和噪声．得到脉幅稳定的脉冲序列。     

能同时产生不同频率脉冲信号的双波长主动锁模光纤激光器

用两只光纤光栅（FBG）作波长选择器件，实现了一种能同时输出两个不同重复频率的光脉冲序列的双波长主动锁模环形腔光纤激光器。通过调速外加调制信号的频率，使其中一个波长工作在谐波锁模状态，另一个波长工作在有理数谐波锁模状态，实验在2GHz和2.5GHz的调制频率下都成功地获得了双波长且重复频率不同的光脉冲序列，脉冲宽度分别约为60ps和45ps。     

一种提高基于循环频移器的多载波光源光信噪比的方案

频率锁定多载波光源是实现太比特系统传输的关键器件之一, 目前已成为光纤通信领域的研究热点.基于循环频移技术产生的频率锁定 多载波光源因具有驱动电压低、串扰小、平坦度高的优点而受到重视, 但是其输出质量容易受到调制器固有的高阶谐波串扰的影响,特别是三阶谐波串扰. 为了减小三阶串扰的影响,本文提出了在I/Q调制器两支路上再加载另一频率为3f_m的射频信号的方案, 用其产生的一阶信号来抑制三阶串扰.通过理论分析与数值仿真,得到了载波数为24、 载波间最大功率差小于0.1 dB的多载波光源输出.与未采用三阶串扰抑制方案的结果比较, 光源输出有效光信噪比提高了2 dB. 结果表明,采用本文的改进方案,可以有效地提高多载波光源的输出平坦度和有效光信噪比.     

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%。     

非线性偏振旋转中偏振控制器方位角的研究

提出一种基于Jones矩阵的非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型, 对偏振控制器波片方位角的描述具有物理意义清晰的优点. 数值仿真得到均方根宽度为0.28 ps的超短脉冲, 时域对称且振幅稳定. 搭建了非线性偏振旋转锁模光纤激光器, 系统可以自启动, 得到了重复频率为67.35 MHz的锁模脉冲输出. 数值仿真和实验结果都表明偏振控制器两个波片的方位角α₁和α₂都具有周期性, 周期分别为180°和90°. 由于随机双折射的影响, 实验测得的波片方位角调谐范围比数值仿真的结果小, 这一点通过在数值仿真模型中加入随机双折射的作用而得到证明.     

飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下，分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理，研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系，并给出飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980nm半导体激光器作为抽运源，高掺杂短长度掺Er3＋光纤作为增益介质，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23mW时，激光器输出锁模脉冲中心波长1552nm，3dB带宽为7.6nm，重复频率14.0MHz，平均输出功率0.43mW，自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好，且频谱边带幅度小。     

掺Er光纤飞秒激光器中高信噪比载波包络位相偏移频率获取的实验研究

在实验上分析了掺Er光纤光学频率梳中激光器与一级放大器之间光纤长度、 光纤扰动以及放大器抽运功率对倍频程光谱和载波包络位相偏移频率(f₀)信噪比的影响. 通过系统优化, 实现了40 dB信噪比的f₀输出, 为f₀的长期锁定和光纤光学频率梳的实现提供了技术保障.     

有理数谐波锁模光纤激光器中脉冲幅度的均衡

提出了一种在有理数谐波锁模光纤激光器中实现脉冲幅度均衡的新方法，让脉冲在腔内循环-圈中往复通过调制器两次，使调制器在腔内既作为锁模器件又作为脉冲幅度均衡器件。用时域分析的方法证明这种结构在调制器工作在其特性曲线的线性区时可以实现5阶以下有理数谐波锁模的脉冲幅度均衡。实验中在调制频率约2GHz时验证了理论分析的结果。     

包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器数值研究

采用自再现理论,对一种包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器进行了数值研究.研究结果表明：为了提高谐波锁模输出脉冲的质量,调制半导体光放大器应当保持高直流偏置,对自发辐射信号进行调制并提供锁模脉冲克服腔损耗所需的增益,而此时的增益半导体光放大器则被低直流偏置充当增益补偿器维持较窄的净增益窗口;与之相反,为了获得振幅均衡的有理数谐波锁模输出脉冲,调制半导体光放大器则应当偏置在较低的电流上,而增益半导体光放大器应当保持较高的偏置电流以提供足够的常量增益克服腔损耗.此外,还必须提高注入光信号的峰值功率.     

注入噪声对光纤激光器锁模启动的影响

 从掺镱光纤激光器腔内的激光场出发,讨论了掺镱光纤激光器腔内的噪声信号对锁模启动的影响,并针对我们设计的8字腔超短脉冲光纤激光器进行了研究。通过对激光器腔内锁模过程的分析发现：在泵浦功率为214.75 mW时,自行研制的8字形腔掺Yb³⁺光纤激光器在未注入噪声信号时,输出端在30～50 s内获得稳定的锁模脉冲激光输出;在腔内注入脉宽30 ns,频率10 kHz,平均功率0.2 mW的脉冲噪声后,输出端在1~2 s内获得同样稳定的锁模脉冲激光输出。实验结果表明,注入激光器谐振腔内一定的噪声信号,可加速锁模的启动。