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.     

基于光纤Bragg光栅F-P滤波器及复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器

提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot (F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器输出波长为1 941.56 nm,光信噪比为55.8 dB,70 min内的波长和功率波动分别小于0.019 nm和1.464 dB。由自制的基于非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测试系统测量了所提出的掺铥光纤激光器输出单纵模激光的频率噪声特性,并用β线方法由频率噪声谱估计了不同测量时间下的激光线宽,2 ms测量时间下的典型激光线宽值为14.194 kHz。     

一种基于光纤光栅法布里-珀罗腔的低频振动传感器

提出了一种基于光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的低频振动传感方案并进行了理论分析和实验研究。采用单频激光器作为光源,光纤光栅F-P腔通过两点涂胶方式粘接在等强度悬臂梁上,待测振动信号通过支架和悬臂梁将振动作用传至光纤光栅F-P腔,引起腔长周期性变化,从而改变光纤光栅F-P腔的反射光谱特性,通过解调输出光信号的振荡频率和峰值,即可实现对振动信号频率和幅值的测量。利用压电陶瓷模拟的低频振动信号进行了实验验证,测量结果与理论分析相吻合。该传感器测量灵敏度高,特别适用于微弱振动信号的测量。     

用于单频光纤激光器的光纤光栅双腔Fabry-Perot结构传输谱特性理论研究

分析了基于光纤光栅的全光纤型双腔Fabry-Perot(F-P)结构传输谱特性. 理论推出了两腔F-P结构传输率具体计算公式,给出在光栅中心波长处产生单谐振传输峰时,腔长与组成光栅反射率各需满足的条件. 基于理论分析结果,分两部分数值模拟了对称及非对称两腔F-P结构传输谱,讨论了计算结果并给出定性的解释,总结了腔长及光栅长度、折射率调制深度的设计原则. 结论表明,当单腔F-P结构腔长增大到阻带内出现多个谐振峰时,通过合理选取两腔结构的腔长及光栅参数,双腔F-P结构能够在整体长度不变条件下,抑制中心波长两侧的次谐振峰,而中心波长处的主谐振峰不受影响. 关键词： 光纤光栅 Fabry-Perot结构 光纤激光器     

光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模特性研究

分析了光纤布拉格光栅构成的法布里-珀罗（F-P）腔的透射谱特性，讨论了光栅带宽，反射系数相位因子以及腔长对F-P腔透射特性的影响，并对F-P腔随温度和应变的特性进行了分析，然后给出如何设计在光栅中心耦合波长处单模运转的法布里-珀罗腔.并提供了数值模拟结果和实验结果. 关键词： 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗（F-P）腔 光纤激光器     

光纤光栅法布里-珀罗腔的V-I传输矩阵法研究

快速有效地获得多级联光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的光谱特性,是优化设计基于上述结构建立的级联多波长激光器、放大器等各种光器件以及复杂分布式传感网络的重要基础和保障.将V-I传输矩阵法用于光纤光栅F-P腔反射光谱特性的分析,并建立了V-I传输矩阵模型.采用该模型对三种不同结构的光纤光栅F-P腔在不同参数下的光谱特性进行分析,并与传统多层膜法的分析结果相比较,表明V-I传输矩阵法能够在保证分析精度的前提下大大节省运算时间.实验结果表明,V-I传输矩阵法对光纤光栅F-P腔谱特性的分析结果比耦合模法更准确.     

减敏控制光纤法布里-珀罗腔单值性用于解调振动频率

通过对光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot cavity,F-P)腔单波长功率监测,对时域信号进行快速傅里叶变换(FFT),检测振动信号频率.建立了F-P腔的瞬时响应模型.发现透射响应比反射响应有微小延时,证明了F-P腔的多次反射原理对于一般频率不超过几十千赫兹的振动信号的测量没有影响.直接作用在F-P腔上的振动较强时,超过解调单值范围,波形发生畸变.通过增大振动源与F-P腔的距离控制解调单值性,当距离增至8 cm时,获得相对准确的解调结果.     

光纤光栅F-P标准具选模单频环形腔光纤激光器

 讨论了光纤光栅法布里-珀罗(F-P)标准具选模光纤激光器的单频运转原理，并研制了全光纤结构单频掺Er³⁺光纤环形激光器。实验中采用两个976 nm激光二极管双向泵浦作为泵浦源，高掺杂浓度掺Er³⁺光纤作为增益介质，以行波腔消除空间烧孔效应，利用光纤光栅F-P标准具窄带选模特性，当泵浦光功率为36 mW时，得到了稳定的单频激光输出。实验中使用了长5和3 m的掺杂光纤，在泵浦光功率为145 mW时输出功率分别为19和42 mW，光-光转换效率分别为13%和29%，斜率效率分别达到了16%和33%。输出谱线3 dB带宽0.01 nm，无跳模现象。     

调Q脉冲保偏光纤激光器的研究

以808nm半导体激光器为抽运源,掺钕双包层保偏光纤为增益介质,对调Q脉冲保偏光纤激光器进行了理论分析和实验研究.利用TDS5104型示波器探测输出脉冲激光的波形,并用光谱分析仪得到输出脉冲激光的光谱图.利用F-P腔型,在1060nm处获得平均功率为2.55W的脉冲激光输出,重复频率为1kHz时,输出单脉冲能量为2.3mJ,峰值功率为4.7kW.改变腔型,把二色镜倾斜放置兼作输出镜,最终获得了平均功率为3.5W的偏振脉冲激光输出,重复频率为1kHz时,输出单脉冲能量为3.3mJ,脉冲宽度为184ns,其峰 关键词： 激光技术 光纤激光器 掺钕保偏光纤 调Q     

光纤光栅外腔半导体激光器的多参量优化分析

采用多参量优化的多目标遗传算法优化了光纤光栅外腔半导体激光器（FGECL）管芯的两个端面反射率和外腔长度.研究了FGECL的阈值特性,并对多个参量优化和单个参量优化的结果进行了比较分析.表明获取最低阈值电流,要以激光器的电光转换效率和输出光功率为代价,从而得到高边模抑制比、窄光谱线宽、良好动态特性和高调制速率的FGECL.并且发现当两端面的反射率增加,同时激射波长在外腔长度中形成稳定谐振时,激光器的阈值电流达到最小值,但相应的电光转换效率和出光功率会急剧地减小.     

外调制光纤CATV中SBS与MPI的激光器高频微扰抑制理论分析

受激布里渊散射(SBS)与多径干涉噪音(MPI)是光纤AM-CATV外调制传输系统中主要的非线性现象,本文分析了激光器高频扰动抑制SBS与MPI的原理,导出了扰动对系统SBS阈值提高量及MPI抑制程度的理论公式,通过对扰动引起的激光器频率啁啾及附加强度调制而导致的色散的理论分析与计算,得到了扰动信号频率及幅度的选取原则。     

探测光功率对半导体全光波长变换器性能的影响分析

根据半导体光放大器的高频滤波效应,利用动态载流子恢复时间的概念,分析了基于半导体光放大器交叉增益调制的全光波长变换器中变换信号的波形、啁啾与探测光功率的关系。理论计算表明,在保持变换信号消光比相同的情况下,在大的探测光功率下,变换信号的波形将变好,并且啁啾对变换信号码间干扰的影响会减小,理论很好地解释了文献中的实验结果。     

半导体激光器型全光波长转换器的啁啾分析

利用速率方程分析了转换信号光的频率啁啾,考虑到了外界注入信号光的放大.转换过程中,信号光的注入将会导致了光腔内载流子数发生变化,进而引起激光器输出频率的改变,产生啁啾.研究发现,较大的激光器注入电流可以有效地抑制频率啁啾,较高的注入信号光功率则可以在保证高转换信号消光比的同时抑制频率啁啾.     

光纤光栅环形腔激光器的输出特性研究

研究了光纤光栅环形腔激光器的输出耦合比与输出功率之间的关系,实验结果表明最佳输出耦合比约位于80%～90%理论分析了不同腔内损耗情况下的输出特性,数值模拟结果与实验能较好地吻合.     

NOVEL ANALYTIC THEORY FOR ACTIVELY MODE-LOCKED FIBER LASER

The time-domain ABCD matrix formalism is based on the propagation of a Gaussian pulse which is characterized by the pulsewidth and chirp. In this paper, the time-domain ABCD matrix of th SPM (self phase modulation) is perfected so as to acquire more information. With the time-domain ABCD matrices of amplitude modulation, filtration from the optical bandpass, group velocity dispersion and SPM, the detailed characteristics of actively mode-locked fiber laser are described and the steady-state solutions are derived for two simple cases. The application of the formalism is also helpful to understand the mechanism of mode-locking in an actively mode-locked fiber laser.     

变迹啁啾Bragg光纤光栅的矩阵分析

本文用传输矩阵法分析了各种变迹与线性啁啾Bragg光纤光栅的响应特性,构造了各种变迹函数,进行了比较.分析了变迹函数、啁啾系数、折射率变化量以及光栅长度对反射带宽、最大反射率的影响.找到了最佳变迹函数和量佳啁啾系数.特例中的数值分析表明,补偿100km光纤色散带宽为1nm的最佳光栅长度是140mm,最佳啁啾系数为0.048nm/cm.     

F-P腔自调Q掺铒光纤激光器

本文研究了一种短F-P腔掺铒光纤自调Q激光器,激光器为单模输出,自调Q脉冲宽度可达700ns,平均功率为1mW.本文并对自调Q现象进行了初步分析.     

Generation of high order multi-bound solitons and propagation in optical fibers

We demonstrate experimental generation of multi-bound solitons of up to sextuple in an active FM mode-locked fiber ring laser operating under power saturation in the locking state. The ring laser consists of two booster optical amplifiers operating in saturation regime, an electro-optic phase modulator driven by a sinusoidal electrical wave and a length of dispersive fiber. The periodic phase modulation generates phase chirp of the generated lightwaves in the ring laser. The chirped phase state plays an important role in the phase matching condition for mode-locking as well as the stabilization and the determination of the bound states of multi-solitons. The formation of such high order multi-bound solitons is explained based on the chirping of the phase and the behavior of the optical pulse sequence in the near field region of the dispersive fiber. The propagation of these multi-bound solitons through single mode optical fibers is observed. Experimental and simulation results of bound solitons have been shown to follow similar trends.The propagation of these multi-bound solitons through single mode optical fibers is described. Their mutual interaction through such quadratic phase media shows the influence of the quadratic phase property on the differential phase of individual solitons of the bound group. Simulated results confirm the evolution of the bound solitons over dispersive single mode optical fibers.     

利用光纤-光栅对1.06μm皮秒光脉冲压缩

本文报道了利用光脉冲在10m单模光纤中传播所产生的自相位调制(SPM)、互相位调制(XPM)、群速色散(GVD)和受激喇曼散射(SRS)的共同作用,实现光脉冲光谱和时间加宽,经光栅对线性啁啾补偿后,将脉宽15ps的1.06μm光脉冲压缩至小于6ps,能量大于100nJ,压缩比>2.5。