布里渊光纤激光器的研究及发展前景

介绍了布里渊光纤激光器的原理、研究进展,并讨论了其发展前景:光子晶体光纤由于特殊的光纤结构和应力,可以同时产生具有不同Stokes频移的多种模式SBS,在设计多波长布里渊光纤激光器上颇具优势;高重复频率的多波长超短光脉冲光纤激光器和高功率单频光纤激光器,是布里渊光纤激光器的发展方向;利用各种特种光纤的SBS效应,是制作高稳定的布里渊光纤激光器的有效方法之一。     

布里渊光纤环形激光器及其应用

综述了布里渊光纤环形激光器的研究进展,指出布里渊光纤环形激光器具有线宽窄、频率稳定、增益方向敏感等优点。介绍了布里渊光纤环形激光器在布里渊光纤陀螺中的应用及其发展前景。     

一种线形腔的多波长布里渊掺铒光纤激光器

布里渊掺铒光纤激光器(BEFL)是一种利用非线性效应——布里渊散射来实现多波长输出的激光器,波长间隔大约为0.088 nm(11 GHz).研究了一种多波长布里渊掺铒光纤激光器线形结构,通过引入反馈实现多波长输出.在布里渊泵浦功率为11 mW,980 nm泵浦功率为12 mW时获得了波长间隔为0.08 nm的34个波长的激光输出以及1 525～1 570 nm可调谐范围.并通过调节980 nm抽运光功率以及布里渊泵浦光波长,实现了可调谐的多波长输出.还研究了980 nm抽运光功率对产生的斯托克斯光波数的影响.     

一种可调谐的多波长布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器结构。利用由光环行器构成的光纤环形镜和环形腔,形成双向反馈结构,可以有效降低布里渊阈值。该激光器实现了在1513～1578nm之间超过65nm范围可调谐的激光输出。当布里渊抽运功率为15dBm(32mW),980nm抽运功率为23dBm(200mW)时获得了波长间隔为0.08nm的11个波长的激光输出。     

高稳定性单纵模布里渊光纤激光器的实验研究

本文提出了一种用可调谐半导体激光器（TLS）泵浦的高稳定性单纵模布里渊光纤激光器（SLMBFL）。该激光器利用Brillouin泵浦光（TLS激光）只在环形器内运行一次,这样Brillouin泵浦光就不会在谐振腔内共振,确保了激光器谐振腔的高稳定性从而使Brillouin激光在该谐振腔内形成共振而输出。实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到13．4m时谐振腔的自由光谱范围变为15．2MHz,正好与光纤的Bfillouin增益带宽接近,此时SLMBFL开始表现为单纵模振荡。实验结果表明,该光纤激光器的功率转化效率为42．5％,最大输出功率为267．6roW。单纵模激光输出的信噪比与其泵浦激光的信噪比提高近10dB。SLMBFL对TLS的高频噪声有很好的抑制作用,其输出线宽小于5KHz。     

布里渊光纤环形激光器技术发展

把光纤置于谐振腔内,利用光纤中的布里渊增益就构成光纤布里渊激光器。布里渊环形激光器由于具有线宽窄、频率稳定、增益方向敏感等优点成为国内外研究的热点。介绍了该种激光器产生的基础——受激布里渊散射理论,对布里渊环形激光器的研究进展情况进行了综述,介绍了各种布里渊环形腔结构的特点,最后探讨了该类激光器发展过程中存在的技术问题及其发展前景。     

间隔0.256 nm的多波长布里渊光纤激光器的实验研究

使用一个四端口环行器和两个三端口环形器,设计了一种波长间隔为0.256 nm的多波长布里渊掺铒光纤激光器。该激光器中使用的两个三端口环行器组成的环腔产生一阶Stokes光,四端口环行器组成的环腔产生与入射进腔内的BP光相隔双倍布里渊频移的Stokes光。实验测试得到:当BP为3 dBm、980 nm泵浦功率为27.78 dBm时,可得到波长间隔为0.256 nm的6个波长的激光输出,同时也讨论了Stokes光的数量与BP光功率和980 nm泵浦光功率之间的变化关系。     

多波长布里渊掺铒光纤激光器的结构优化研究

基于受激布里渊散射效应(SBS)和掺铒光纤(EDF)的线性增益机理研究了一种环形腔多波长布里渊掺铒光纤激光器(BEFL)。在该激光器中使用单模光纤作为布里渊增益介质,使用掺铒光纤来放大产生的斯托克斯(Stokes)信号,使该激光器在室温下产生稳定的多波长输出。通过对激光器结构中的环行器和耦合器的位置以及耦合器的接入方式的研究与分析发现:耦合器的接入方式、环行器与耦合器的位置均对激光器的输出有影响。在可调谐光源TLS(布里渊泵浦激光器)的功率大小为14dBm,980nm泵浦激光器的功率大小为23dBm,单模光纤长度为10km的情况下进行了实验测试,结果表明:耦合器的接入方式对BEFL的输出影响很明显,最后给出了详细的测试结果和相应解释。     

基于受激布里渊散射放大效应的可调谐多波长激光器的研究

为了获得高质量的可调谐多波长激光器,提出并 验证了一种结构简单的基于受激布里 渊散射(SBS)放大效应的多波长激光器。首先设计了单频布里渊环形腔激光器,将单频 激光信号 作为信号光,通过SBS放大效应实现了超过12个波长的激光输出,且 产生的波长数可以 进一步增加。该激光器的波长间隔为0.087nm,通过调节泵浦波长和 功率实现了可调谐的多 波长输出。在20 min的时间间隔内,测量了信号的稳定性, 实验结 果表明, 本文的多波长激光器展现了较高的稳 定性。     

受激布里渊光纤环形激光器及其阈值分析

布里渊光纤激光器得到了广泛应用,为了确定谐振腔的光纤长度,首先综述布里渊光纤环形激光器的研究进展,指出受激布里渊光纤环形激光器的优点及主要应用,并提出一种受激布里渊光纤环形激光器的方案.从非线性的受激布里渊散射理论出发,根据受激布里渊散射的阈值模型,推导并得出受激布里渊散射的阈值公式,研究受激布里渊光纤激光器中受激布里渊散射效应的阈值与谐振腔中光纤长度的关系,并进行仿真.仿真结果与实验结果相符,对受激布里渊光纤激光器谐振腔的设计具有参考价值.     

布里渊单模光纤环形腔激光器实验研究

实验研究了布里渊单模光纤环形腔激光器(BSFRL)的输出功率、输出光谱和输出时域特性。通过对激光输出功率和光谱特性与构建激光器的光纤长度和输出耦合器的反馈耦合比关系的研究与分析发现,当构建的BSFRL的输出耦合器反馈耦合比为0.4、光纤长度为1.5 km时,BSFRL具有低泵浦阈值、高转换效率和稳定的单模激光输出,此时激光器的泵浦阈值约为3 mW,光-光转化效率为65%。通过调节偏振控制器,得到稳定的锁模脉冲输出。讨论了BSFRL的时域不稳定性并给出了相应解释。     

基于受激布里渊散射的可调谐多波长激光器

可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器将光纤中的SBS非线性放大同掺铒光纤的线性放大相结合得到室温稳定的多波长输出,具有波长间隔一致、线宽窄、功率谱相对平坦等优点。设计了一种基于光纤布拉格(FBG)反射的线性可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器。该线性腔激光器的一端利用光纤布拉格光栅作为反射镜,有效抑制了腔内自激模的影响,增加激光器输出波长数。布里渊泵浦信号进入布里渊增益介质之前经过掺铒光纤放大器的两次放大,降低了布里渊增益的阈值。该多波长激光器实现了1 530～1 560 nm之间30 nm可调谐范围的输出。在布里渊泵浦信号功率2 mW,980 nm泵源抽运功率60 mW情况下,1 540～1 554 nm范围内,获得了波长间隔0.088 nm的16个波长的输出。     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

一种超窄线宽双向反馈的多波长布里渊光纤激光器

提出一种超窄线宽双向反馈的多波长布里渊光纤激光器。一个2×2的3 dB耦合器连接10 km的普通的单模光纤(SMF)作为布里渊增益环,分布反馈式半导体激光器作为布里渊抽运源,两个光环行器实现多波长激光的输出和反馈,没有加入掺铒光纤线性增益结构。当布里渊功率为80 mW时,在10 km单模光纤中产生受激布里渊散射效应,而获得反向传输的多阶斯托克斯光。不包括抽运光,共观察到12个波长的斯托克斯光输出,波长间隔为0.088 nm,输出激光线宽达300 kHz。     

掺镱光纤激光器中的自脉冲效应

高功率光纤激光器多选用掺镱双包层光纤作为增益介质。掺镱双包层光纤与普通非掺杂光纤相似,由于纤芯尺寸非常小,一般为几微米至几十微米量级,极容易产生自脉冲效应。进行了大功率条件下掺镱光纤激光器自脉冲效应的研究,观察到不同的自脉冲现象。 研究结果表明,在大功率激光作用下,尽管镱离子不存在浓度淬灭,但是对于大芯径掺镱双包层光纤,与其他三能级系统相同,均存在弛豫振荡引发的饱和吸收自脉冲效应。掺镱光纤激光器中的饱和吸收效应、受激布里渊散射、受激拉曼散射等自脉冲效应不容忽视。     

双倍布里渊频移的多波长掺铒光纤温度传感器

为了实现高灵敏度的光纤温度传感,提出并验证了一种具有双倍布里渊频移间隔的多波长掺铒光纤温度传感器.实验采用1558.214 nm波长的激光输出作为布里渊泵浦,经掺铒光纤放大器放大后再通过由2个三端口环形器和1段20 km的单模光纤构成的双倍频布里渊增益腔,其中单模光纤既是布里渊增益介质又是温度传感元.实验结果表明:在产...     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。     

基于瑞利散射和布里渊散射的自调Q双包层掺镱光纤激光器研究

结合光纤干涉环原理和受激布里渊散射效应数值求解描述双包层掺镱光纤激光器的速率方程,得到构建光纤干涉环的耦合器耦合率及泵浦功率与输出脉冲重频的关系;进一步采用掺镱双包层光纤激光器中光子数守恒的半数值模型得到耦合器耦合率、泵浦功率与输出平均功率、脉冲能量的关系。实验测试了不同泵浦功率对输出平均功率和脉冲能量的影响,实验结果与仿真结果吻合。研究表明:提高泵浦功率只能提高脉冲重复频率和平均功率,并不能提高脉冲能量;选择合适耦合率的耦合器构建光纤干涉环才能获得较高脉冲能量;泵浦功率较高时会激发二阶斯托克斯光脉冲。     

基于可调谐光纤环形镜滤波器的多波长布里渊掺铒光纤激光器

通过使用非线性放大的光纤环形 镜滤波器(AFLMF),构造了一种新颖的多波长布里渊掺铒光纤激光器(E DFL)线形结构。非线性AFLMF由掺铒光纤放大器(EDFA,由980n m泵浦抽运 一段EDF构成)、偏振控制器(PC)和耦合器构成,减少了腔内基于波长的损耗,并且能够灵 活地控制反射 光以及激光腔内输入和输出光的强度。在布里渊泵浦功率为25mW、 980nm泵浦功率为200mW时,获得了波 长间隔为0.08nm的14个波长的激光输出以及50nm的可调谐范围。通过调节980nm抽运光功率、PC以及布里渊泵浦光波长,实现了可调谐的多波长输出。研究 了980nm抽运光功率以及PC对斯托克斯光波数的影响。     

基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究

为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应——背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.5W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.