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.     

基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器

制作了一种单纵模超窄线宽环形腔掺铥光纤激光器,使用未抽运的保偏掺铥光纤作为饱和吸收体,结合光纤光栅法布里-珀罗滤波器,实现了激光器的单纵模运转和超窄线宽输出。实验结果表明:激光器在室温下可以获得中心波长为1942.03nm、光信噪比为63dB的稳定输出。通过100min的连续测量,激光输出功率的波动小于0.62dB,中心波长的波动小于光谱仪的最小分辨率0.05nm,在一定时间内具有良好的稳定性。采用基于频率噪声的线宽测量方法测得0.01s测量时间下的线宽为300Hz,在0.1s测量时间下的线宽约为3kHz。所制作的激光器将在对2μm波段激光纵模及线宽特性有严格要求的领域具有重要应用价值。     

基于光纤光栅法布里-珀罗腔的高效窄线宽光纤激光器

报道了采用双光纤光栅(FBG)法布里-珀罗(F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器。激光器以高掺杂Er~(3 )光纤为增益介质,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过两个短光纤光栅法布里-珀罗腔选模,产生了稳定的1534．83 nm单频激光输出。激光器采用两支976 nm单模激光二极管(LD)抽运,两端输出。激光器阈值抽运光功率为12 mW,在总抽运光功率为145 mW时总输出信号光功率为39．5 mW,单端最高输出信号光功率为22 mW。光-光转换效率为27％,斜率效率为29．7％。随着抽运功率的增加,激光器输出功率趋于饱和。采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了15 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到激光器的线宽小于7kHz。这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄、信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感系统。     

30kHz窄瞬时线宽扫频激光光源的研制

搭建了一个中心波长为1340 nm、扫频速度为30 k Hz的光纤型窄瞬时线宽扫频激光光源,光源相位和光强稳定性高,扫频范围为10 nm,半峰全宽为6 nm,瞬时线宽小于0.018 nm,输出平均光功率为9.1 m W。实验扫频激光光源在傅里叶域锁模技术的基础上,使用精密度为5578、窄透射窗口的法布里-珀罗滤波器(FFP-TF)作为调谐滤波器,以腔内增益介质的自发辐射为背景光,经过单模长光纤后,到达FFP-TF并对腔内的激光进行调谐滤波,最后稳定地输出窄瞬时线宽的扫频激光。讨论了影响光源瞬时线宽的因素。搭建的窄瞬时线宽扫频激光光源具有极高的精密度和稳定性,可直接应用于对分辨率要求比较高的高速分子光谱学、分子吸收光谱学等领域。     

高功率被动锁模2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器

报道了高功率半导体可饱和吸收镜被动锁模的2.0μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器的实验结果。该光纤激光器利用半导体可饱和吸收镜与宽带全反射镜来构成线型法布里-珀罗腔,自制的1550nm连续掺铒光纤激光器作为激光抽运源。当抽运功率为312mW时,开始得到稳定的重复频率为53MHz的锁模激光脉冲串。当抽运功率增加到472mW时,得到的最大平均输出功率为50mW,相应的最高单脉冲能量为0.94nJ;此时测得锁模激光脉冲的宽度为907fs,激光的中心波长为1939.5nm,3dB光谱带宽为4.6nm。     

基于SOA和F-P环形滤波器的双波长激光器

提出了基于半导体光放大器(SOA)和掺铒法布里-波罗(F-P)环形滤波器的双波长激光器结构。该激光器以半导体光放大器为增益介质,利用其自发辐射起振,激光器中的多模光纤布喇格光栅、法布里-波罗环形滤波器和线型谐振腔都有选频作用。其中,光栅的布喇格波长决定了振荡波长,使激光器产生两个波长的激光输出,线型谐振腔自身的梳状滤波作用和F-P环形滤波器抑制激光器的多余纵模,使得输出激光具有窄线宽特性,得到了线宽为0.05nm双波长振荡。     

1550 nm高效窄线宽光纤激光器

研制了一种采用双光纤光栅法布里-珀罗(FBG F-P)腔选模的线形腔结构窄线宽光纤激光器.激光器以高掺杂Er3 光纤为增益介质,结合非相干技术,利用全光纤型法拉第旋转器(FR)抑制空间烧孔效应,通过2个短FBG F-P腔选模,产生了稳定的1 550 nm单频激光输出.采用两端976 nm LD抽运方式,阈值抽运光功率为11 mW,在抽运光功率为145 mW时输出信号光功率为73 mW.光-光转换效率为50%,斜率效率达55%.采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽,实验中使用了10 km单模光纤延迟线,由于测量精度的限制,得到线宽小于10 kHz.研究表明,这种光纤激光器具有输出功率高、线宽窄和信噪比高的特点,可用于高精度的光纤传感器系统.     

基于SOA的L波段多波长锁模光纤环形激光器

报道了一种基于半导体光放大器(SOA)的L波段多波长光纤环形激光器,采用自制的100GHz信道间隔的光纤Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪作为梳状滤波器,电吸收调制器(EAM)实现主动锁模,在1593.6nm附近获得了11个波长的同步锁模脉冲序列,脉冲重复频率为10GHz,半高全宽约为24ps,不同波长间功率不平坦度小于1dB。激光器具有工作稳定、输出光谱较宽和不同波长间功率波动小的特性。     

双光纤光栅法-珀腔可调谐窄线宽激光器

基于游标原理,利用一对自由谱宽(FSR)略有不同的光纤布喇格光栅法布里-珀罗腔(FBG-FP)作为模式选择器件,设计了一种新颖的环形腔光纤激光器。从理论和实验上研究了该激光器的特性。通过对可调谐FBG-FP应力调谐,在1552.240～1552.912 nm范围内,以96 pm为平均间距,获得了8个由固定FBG-FP的透射谱所确定的窄线宽稳定激光输出。8个输出波长的平均功率为-17.66 dBm,波动在0.7 dB范围内。当泵浦光的功率为95 mW的时候,输出信号的信噪比均大于50 dB。实验上每隔1 min用光谱分析仪(OSA)对输出光波长自动扫描,记录的输出光波长漂移在数皮米范围内,且功率的波动小于0.1 dB。这种可调谐的窄线宽光纤激光器在光纤通信和光纤传感方面有潜在的应用价值。     

A Stabilized and Tunable Single-Frequency Erbium-Doped Fiber Ring Laser Employing External Injection Locking

A stabilized and tunable single-longitudinal-mode erbium-doped fiber ring laser has been proposed and experimentally demonstrated. The laser is structured by combining the compound cavity with a fiber Fabry-Peacuterot tunable filter. An injection-locking technique has been used to stabilize the wavelength and output power of the laser. One of the longitudinal modes is stimulated by the injected continuous wave so that this mode is able to win the competition to stabilize the system. A minimum output power of 0.6 dBm and a signal-to-noise ratio of over 43 dB within the tuning range of 1527-1562 nm can be achieved with the proposed technique. A wavelength variation of less than 0.01 nm, a power fluctuation of less than 0.02 dB, and a short-term linewidth of about 1.4 kHz have also been obtained     

Multimode effects on the evolution and long-term stability of apassively mode-locked laser under pulsed injection locking

A multidimensional extension of the injection locking of CW lasers has been recently presented and experimentally verified when both a passively and an actively mode-locked laser were locked to injected coherent pulse trains. Harmonic injection locking of a passively mode-locked laser, where a subset of the laser cavity modes were locked to the injected signal, was also recently realized in a fiber laser to yield trains of 6-ps pulses at rates of up to 40 GHz. In this paper, the multimode injection-locking process is addressed with an emphasis on the long-term dynamics of the laser, pulse buildup under injection locking, memory effects, noise mechanism as well as potential applications, e.g., optical signal regeneration. Using a recently introduced formalism for describing passively mode-locked lasers, the experimental results are compared to numerical simulations     

Stabilization of millimeter-wave frequencies from passivelymode-locked semiconductor lasers using an optoelectronic phase-lockedloop

The use of an optoelectronic phase-locked loop to stabilize the pulsation frequency of a three-section, passively mode-locked quantum well laser diode at 41 GHz is discussed. It is shown that the free-running mode-locked signal, with a radio frequency (RF) linewidth of 770 kHz, can be stabilized to the linewidth of a reference RF oscillator (<1 kHz). The stabilized mode-locked signal has a phase noise of -70 dBc/Hz at 370 kHz offset. Tracking of the mode-locked signal to the external reference RF oscillator is maintained over 11 MHz. This is, in effect, an actively mode-locked laser source at 41 GHz     

利用半导体可饱和吸收镜实现的全光纤被动锁模激光器

设计了包含半导体可饱和吸收镜(SESAM)、单包层高掺Yb增益光纤和光纤布拉格光栅(FBG)的全光纤激光器,实现了皮秒级,中心波长约为1064 nm,3 dB线宽约为0.4 nm,重复频率约为17.3 MHz的稳定的连续(CW)被动锁模脉冲输出。观察并分析了输出激光随抽运功率升高和降低的变化过程,升高过程中连续锁模启动时抽运功率阈值为50 mW,降低过程中能够实现稳定锁模的最小抽运功率为37 mW。随着抽运功率的加大,首先出现调Q现象。然后出现连续锁模,并伴有很小幅度的调Q现象。继续加大功率,脉冲会出现分裂;抽运功率越大,单脉冲分裂成的多脉冲越多,多脉冲调制越强。在较少脉冲演变为较多脉冲的过程中,会出现调制的不稳定性。当抽运功率足够大时.会出现多脉冲个数及峰值的不稳定现象。半导体可饱和吸收镜被动锁模会使输出激光谱线加宽,随着抽运功率的加大和锁模的加强,输出激光谱线逐渐加宽。随着脉冲分裂个数增多,单个脉冲脉宽变窄。在多脉冲调制阶段,外界微扰会对系统产生一定影响。     

主动锁模飞秒光纤激光器

报道了主动锁模飞秒脉冲掺Er3 光纤激光器的实验结果。在光纤环形腔中通过引入粗波分复用器(CWDM)作为宽带滤波器,实现了中心波长在1550 nm,重复频率为2.5 GHz,谱线3 dB带宽为10.2 nm(对应的脉冲宽度为247 fs)的激光脉冲输出。此时的抽运功率为186 mW,激光器输出平均功率为1.3 mW,从而获得了能够产生飞秒脉冲的高重复频率主动锁模掺Er3 光纤激光器。     

高稳定度窄线宽激光器的研究

介绍了3种不同类型的高稳定度窄线宽激光器的研究进展.基于Littman结构和饱和吸收光谱稳频技术,研制了稳频外腔半导体激光器系统,输出波长为780.2 nm,频率稳定度1 MHz,不失锁时间大于12 h.利用边带稳频技术将分布反馈(DFB)激光器的输出波长稳定在Cs原子的吸收谱线的边带处,引入数字信号处理器(DSP)全数字稳频控制技术,实现了自动找频和稳频,获得波长为852.3 nm的稳频激光输出,24 h内频率漂移为±2 MHz.利用国产磷酸盐玻璃光纤作为增益介质,实现了一台高功率单纵模光纤激光器,制作的厘米级激光器实现了最大输出功率100 mW,利用外部光反馈实现单偏振运转,测得输出线宽为2 kHz,偏振消光比优于35 dB.     

被动调Q锁模掺镱光纤激光器

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3 光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW;调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8μs,光谱宽度为4.7 nm;调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。     

基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

利用NALM结构的被动锁模掺铒光纤激光器的研究

为了研究光纤中的非线性效应对锁模脉冲的影响,采用非线性放大环镜来实现被动锁模,在分析非线性放大环镜传输特性理论的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的实验研究。实验中观察到了重复频率为280.2MHz、中心波长是1556.235nm、线宽是0.4nm的稳定的锁模脉冲现象。研究结果对更深入地了解被动锁模产生现象、进一步开展后续研究具有极其重要的意义。     

复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置

为了在较低泵浦功率下实现单纵模双波长激光信号的输出,进而获得窄线宽的高频微波信号,设计并实验了一种基于复合滤波结构的窄线宽高频微波信号产生装置。通过8字腔结构布里渊增益腔和反射式光纤光栅构成的波长选择滤波器实现了4倍布里渊频移间隔的双波长斯托克斯光信号输出,采用200 m长单模光纤作为增益介质,同时与50 m长单模光纤构成级联光纤环结构,采用三端口耦合器与2 m长未泵浦的保偏掺铒光纤构成萨格纳克环结构,利用级联光纤环结构和萨格纳克环结构的复合滤波作用实现了斯托克斯光信号模式的选择,使输出的斯托克斯光信号由多纵模运行状态变为单纵模运行状态。实验证明:通过对输出的单纵模双波长斯托克斯光信号进行拍频检测可得42.85 GHz的高频微波信号产生,线宽为38 kHz;通过改变可调谐泵浦激光器的输出波长,可实现42.25~43.51 GHz范围内的频率调谐;通过稳定性测试,产生的42.85 GHz高频微波信号的频率变化在0.83 MHz内,峰值功率变化在±0.8 dB内,稳定性良好,满足实际应用需求。