窄线宽全光纤环形滤波器特性研究

设计了两种用于单纵模光纤激光器的窄线宽全光纤环滤波器,其由超低反光纤光栅和1个(或2个)2×2光纤耦合器构成。从理论上推导出两种滤波器的反射率表达式,并且对其反射率、窄线宽和群时延特性进行了详细的数值分析和实验验证。研究结果表明:由超低反光纤光栅和光纤耦合器构成的单环滤波器具有高反射率、超窄线宽和大群时延特性,表现出良好的慢光效应。双环滤波器除了保持了以上良好特性,还因游标效应,共振幅度可调,相对单环滤波器,具有更大的有效自由光谱范围(FSR)、更大的边模抑制比(SMSR)以及不易跳模等特点。所研究的光纤环形滤波器具有窄线宽、结构紧凑和低成本等优点,可用作光纤激光器的反射腔镜来进一步压窄激光器线宽,尤其是当双环滤波器用作腔镜时,激光器的线宽更窄,模式更稳定。     

基于无源双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器EI北大核心CSCD

提出并实现了一种基于均匀光纤布拉格光栅(Uniform fiber Bragg grating,UFBG)和双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器。3 dB带宽为0.18 nm的UFBG作为波长选择器件,与可进行模式选择的双环复合子腔滤波器相结合,实现了单纵模激光输出。测得激光器的输出波长为2048.69 nm,光信噪比为71.82 dB。60 min内的最大波长和功率波动分别为0.03 nm和0.76 dB。此外,激光器的相对强度噪声在>0.5 MHz时,低于-127.81 dB/Hz;采用基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪装置测得0.001 s时激光线宽为7.7196 kHz。通过调整微位移平台改变作用在均匀光栅上的应力,单纵模激光实现了5.1 nm范围可调谐输出。     

滤波对8字腔掺铒光纤激光器锁模运转的影响

构建了基于损耗非对称非线性光学环镜的8字腔掺铒光纤锁模激光器,并讨论了腔内滤波带宽对腔内脉冲演化和激光器输出特性的影响.在非线性光学环镜中引入双向输出耦合器,耦合器和传输光纤位置的不对称产生非互易性,实现锁模运转.利用自制的可调谐滤波器实验研究了滤波带宽对激光器的影响.当滤波带宽为2.1 nm时,腔内脉冲的演化过程受滤波和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲半高全宽分别为583.7fs和2.94 ps.随着滤波带宽增大,滤波的作用逐渐减弱,激光器两路输出脉冲参数逐渐接近,并接近傅里叶变换极限脉冲.当滤波带宽较大时,腔内脉冲的演化过程受增益谱和孤子效应的共同作用,激光器顺时针和逆时针输出脉冲均为变换极限脉冲,半高全宽约为440 fs.通过调节滤波器中心波长实现了对激光器输出脉冲光谱的连续调谐,调节范围大于30 nm.     

稳定可调谐的单纵模多环形腔掺铒光纤激光器

提出了一种多环形腔(MRC)结构的稳定可调的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,多环形腔结构由双环形有源腔和两个次级无源腔组成.这种激光器是利用光纤法布里珀罗可调滤波器(FFP-TF)以及光学光栅滤波器(OGF)两种滤波器和多环形腔结构相结合来共同选模.可实现波长调节范围为1528～1565 nm,在整个波长调节范围内边模抑制比大于44.53 dB,在1554 nm附近边模抑制比可以达到最大值51.18 dB, 输出功率为-8.84 dBm,通过应用多环型腔结构,激光器的输出很稳定,在18 min的观察时间内,中心波长的变化小于0.02 nm,输出功率的变化小于0.04 dBm,实现了稳定且可调谐的单纵模输出.     

一种全光纤型窄带梳状滤波器的特性分析

分析了由双光纤定向耦合器组成的梳状滤波器的透射特性。根据传输矩阵,推导出了该滤波器的输出光谱与有关参数之间的关系式。分析结果表明:该滤波器具有法布里_珀罗腔多光束干涉的特点,是一种窄带宽梳状滤波器;耦合器的耦合系数与法布里_珀罗腔中的反射率类似,通过控制耦合系数可以调节滤波器的通带半宽度、消光比、隔离度、输出光强等。     

双环形腔并联瑞利后向散射式光纤陀螺

基于单环后向瑞利散射式光纤陀螺原理,提出了一种双环形腔并联的瑞利后向散射式光纤陀螺仪新结构.利用两个2×2单模光纤耦合器,建立了并联双环形腔瑞利后向散射式光纤陀螺仪的理论模型,给出了信号表达式.利用优化的环长和分光比两结构参量,分析了瑞利后向散射式光纤陀螺仪信号的输出特性.选择双环的长度分别为1500 m和1078 m,2×2光纤耦合器的耦合系数分别为95.23%和94.88%构建了测试系统,用光时域反射计(OTDR)对不同转速所探测到的后向瑞利散射信号进行测量,验证了这种新结构的可行性.同单环后向瑞利散射式光纤陀螺仪相比,双环的采用,增加了测试的有效数据,使其更有利于识别,提高了测量转速的精度.     

高边模抑制比窄线宽的光纤光栅外腔半导体激光器

本文从耦合腔理论出发分析了光纤光栅外腔半导体激光器的模式选择,得到了为达到稳定的高主边模抑制比所需的短外腔、短光纤光栅的器件设计原则.制作了两只光纤光栅外腔半导体激光器,Q₁为短外腔(<2mm)、短光纤光栅(4mm)结构,Q₂为长外腔(20mm)、长光纤光栅(17mm)结构.测量Q₁的主边模抑制比为35dB,Q₂的主边模抑制比为10dB.     

被动锁模光纤激光器光谱边带

基于非线性偏振旋转锁模原理、非线性薛定谔方程和色散波干涉理论,建立了被动锁模光纤激光器的光谱分析模型.采用此模型进行数值仿真,研究了腔体长度、增益光纤长度和耦合输出比对光谱边带的影响.并分别采用13 m、16 m和26 m的腔长,0.5 m.1.5 m和3 m的掺铒光纤以及不同的耦合输出比进行了实验,对比了上述情况下激光器的输出光谱.实验与仿真结果表明.要抑制光谱边带,应尽最缩短腔长,适当增加增益光纤的长度和采用较低的耦合输出比.并保证激光器处在基阶锁模状态.理论模型的仿真结果与实验现象吻合较好.取3 m增益光纤、13 m腔长和10%的输出比,获得了光谱边带抑制较好、谱宽20.4 nm的锁模脉冲激光.重复频率为15.87 MHz.单脉冲能最约0.52 nJ,脉冲幅值和光谱谱宽分别存在约4%和2%的波动.     

基于光纤环形腔光数据包循环复制的实验研究

通过实验研究了利用不同分光比耦合器构成的光纤环形腔实现光数据包循环复制的效果,并理论分析了影响复制效果的结构因素。耦合器分光比、光纤环形腔中的损耗和噪声对复制效果有不同的影响。光纤环形腔中光放大器、滤波器的加入,以及光脉冲直流基座的降低,可以明显改善输出的幅值和复制序列长度。但实验显示,接近等幅复制的光放大会引起光纤环形腔的自激。在这一情况下,在输出端增加饱和半导体光放大器（SOA）可提高复制信号的识别效果。     

利用光谱滤波器实现自启动的全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤激光器

讨论了利用光谱滤波器实现自启动的被动锁模掺Yb³⁺光纤环形激光器的锁模机理,并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb³⁺光纤环形激光器.使用980 nm二极管激光器作为抽运源,高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤作为增益介质.在净群速度色散为正的环形腔中加入光谱滤波器,抑制Yb³⁺离子在1030 nm强发射峰的同时,通过对啁啾脉冲的光谱滤波实现脉冲压缩.光谱滤波器与光纤非线性偏振旋转效应相结合,实现了激光器在1053 nm可自启动、十分稳定的锁模运转.激光器锁模阈值功率300 mW,平均斜率效率18.3%,最大输出功率53.07 mW,对应最大输出脉冲能量3.2 nJ.锁模光脉冲中心波长1053.6 nm,3 dB带宽10.84 nm,重复频率16.45 MHz.锁模脉冲宽度为皮秒量级,经腔外光栅对压缩至188 fs. 关键词： 3+光纤激光器')" href="#">掺Yb³⁺光纤激光器 自启动锁模 全光纤     

基于光纤环谐振腔的高性能微波光子滤波器

为实现同时具备宽带可调谐、单透射峰、窄滤波带宽三大特征的高性能微波光子滤波器,设计了一种基于2×2光纤耦合器的环型谐振腔,推导、仿真并实际测量了该谐振腔的输出特性,最终与普通光滤波器相结合实现了高性能微波光子滤波器。实验结果表明,该光纤环谐振腔其滤波带宽可低至1.2 MHz,与普通可调谐光滤波器级联后可实现任意单透射峰的动态选择,通过相干探测链路实现了40 GHz范围内可调谐的光载射频信号。与传统非腔体微波光子滤波器相比,该方法明显降低了滤波带宽;与单一光纤环谐振腔相比,该方法能够实现任意单透射峰的动态选择。这一滤波器有望用于未来超精细光谱分析、光纤传感等领域。     

弱耦合光纤光栅外腔半导体激光器

报道作者对单频窄宽光纤光栅外腔半导体激光器的一些研究结果。理论上分析了外腔的引入对激光器的阈值增益和光谱线宽的影响，实验上用自行研制的光纤布拉格反射滤波器（ＦＢＲ）与普通多纵模半导体激光耦合，在１．５５μｍ波段，得到边模抑制比大于２５ｄＢ，线宽小于６０ｋＨｚ的激光输出。     

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。     

结构紧凑的双波长连续波掺铒光纤激光器

多波长掺铒光纤激光器在波分复用光学通信等领域具有广阔的应用前景,引起了大量关注。为了满足不同场合的应用需求,本文报道了一种结构紧凑、基于非线性放大光纤环镜的双波长连续运转掺铒光纤激光器。该激光器采用全保偏光纤结构。除了光纤外,激光腔内只含有波分复用器、2×2光纤耦合器和光纤反射镜3个器件。非线性放大光纤环镜在腔内引入强度相关损耗,当腔内损耗随着入射光强增加而增加时,可以有效抑制腔内激光模式竞争。当强度相关损耗的抑制作用和激光模式竞争达到平衡时,激光器即可实现稳定的多波长输出。在260 mW泵浦功率下,激光器运转在双波长振荡状态,输出波长分别为1 560. 5 nm和1 563. 2 nm,边模抑制比达到46. 8 dB。随着泵浦功率的提高,激光器依次工作在单波长、双波长和三波长运转状态。该激光器结构简单,操作方便,具有很好的应用前景。     

1064nm超短腔DBR单频掺镱硅酸盐光纤激光器

提出了一种基于高掺杂硅酸盐增益光纤、输出波长为1 064nm的超短腔单频光纤激光器.该单频光纤激光器采用分布布拉格反射式腔型结构,有效腔长为2cm,其增益介质为1.1cm长的高浓度掺Yb3+光纤.通过恰当的温度控制,获得了线宽为4.8kHz的稳定单频激光输出.当注入泵浦光为378mW时,输出功率为13mW,斜效率为3.4%.在频率大于1 MHz时,测得该光纤激光器的相对噪声强度值约为-132dB/Hz.采用主振荡功率放大结构,对该单频光纤激光器的输出功率进行放大.当放大增益光纤长度选取为56cm时,得到了325mW的最大输出功率,其斜效率为52.8%.     

对光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔纵模间隔问题的研究

对光纤布拉格光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔的透射特性进行了深入分析,指出了FBG F-P腔透射谱中纵模位置的影响因素,讨论了与普通F-P腔的联系和区别.应用光栅的有效镜面模型对FBG反射主瓣内反射系数的相位因子进行线性模拟,定义了FBG有效长度的概念并得出其表达式.提出将FBG的有效长度纳入到FBG F-P腔的等效腔长中,用等效腔长来计算FBG F-P腔中的纵模间隔.数值仿真和实验结果都表明,用等效腔长计算所得的纵模间隔与实际的FBG F-P腔中的纵模间隔符合很好,误差极小. 关键词： 光纤布拉格光栅 法布里-珀罗腔 纵模间隔 有效镜面模型     

基于增益光纤长度优化的双波长运转掺铒光纤锁模激光器

构建了可自启动的双波长运转掺铒光纤锁模激光器.通过优化增益光纤长度,利用掺铒光纤在1530nm附近的再吸收效应调节激光器的增益谱,使激光器在1530nm和1560nm附近具有相同的增益强度.实验中采用31cm掺铒光纤作为增益光纤,以透射式半导体可饱和吸收体作为锁模器件,实现了自启动双波长锁模运转.激光器锁模输出重复频率为58.01MHz,信噪比为58.2dB,最高输出功率为4.8mW.锁模输出的光谱在1532.4nm和1552.3nm处具有两个强度接近的谱峰,谱峰间距约为20nm.该激光器无需手动调节即可实现双波长运转,更便于实际使用.     

40 Gb/s信号的全光3R再生

研制出以注入锁模光纤激光器进行时钟恢复、电吸收调制器（EAM）作光判决门进行信号再整形的新型全光3R再生器,成功地运行于40Gb／s。理论和实验证明锁模环形激光器腔内放置的可调谐光滤波器的透射谱形状对时钟的脉宽有显著影响,超高斯透射谱的光滤波器利于获得窄时钟光脉冲,腔内放置这样的滤波器使恢复的时钟光脉冲谱宽达0．44nm、脉宽6ps、时间抖动小于1ps。最佳选择用作光判决的开关门的参量,改善了开关门的传输函数,使其接近阶跃函数,并使得开关窗宽度达到最佳。对于被剩余色散恶化的40Gb／s归零码信号进行了3R再牛,再生后达到了无误码。     

光纤复合环形腔单模激光器的研究

单模光纤激光器在光通讯和光传感中具有广阔的应用前景。分析了复合腔光纤激光器的构成及单模的实现特点,提出了一种新颖的光纤复合环形腔激光器结构,并对其进行了实验研究。该激光器使用了波长为980nm的半导体激光器作为泵浦源。三个腔长均为2m,彼此之间的腔长差为1～2mm的光纤环形滤波器与主谐振腔构成复合腔。此激光器在波长为1562nm处得到了线宽小于0.1nm的单模激光输出,输出的光功率可达到1mW。该激光器的阈值为5mW,斜率效率为4%。     

基于多模干涉滤波器和双折射滤波器的四波长可开关光纤激光器

设计了一种基于多模干涉滤波器和双折射滤波器的四波长可开关光纤激光器,理论分析了多模干涉滤波器和双折射滤波器及其级联结构的滤波特性.双折射滤波器能有效地抑制多模干涉滤波器的不规则边模.保偏掺铒光纤同时作为增益介质和滤波元件,优化多模光纤长度和保偏掺铒光纤长度保证了波长间隔的最佳匹配,级联滤波器的滤波周期为4.89 nm.调节偏振控制器,光纤激光器实现了单波长、双波长、三波长以及四波长可开关激光输出,输出激光的边模抑制比均大于40 dB,1h内波长波动均小于0.1 nm.