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。     

可调谐单纵模多波长光纤激光器的研究

为了实现对台阶高度和绝对距离等物理量的高精度干涉测量,采用在一个光纤激光器中构建多个激光谐振腔的方法,构建了能同时发出多波长激光的光纤激光器。每个激光谐振腔都利用掺铒光纤作为增益介质,利用光纤光栅作为波长选择元件,改变光纤光栅的布喇格波长,即可改变对应谐振腔的激光波长。各个激光谐振腔独立但部分重叠,在重叠区域利用光纤耦合器构成复合子腔,使每个激光谐振腔都是复合激光谐振腔,从而使每个激光谐振腔都发出单纵模激光。结果表明,该光纤激光器能同时发出功率和频率都稳定的多波长激光,且每个波长都是单纵模激光;在4h内,每个波长的波长稳定性优于0.01nm。该设计对可调谐单纵模多波长光纤激光器的研究是有帮助的。     

基于保偏光栅和复合腔的单纵模双波长激光器

提出了保偏光纤光栅和复合腔结构的单纵模双波长激光器,保偏光纤布喇格光栅(PM-FBG)的波长确定了振荡频率.除了激光器谐振腔,还引入了两个滤波结构,其中一个是带有半导体光放大器(SOA)的环形滤波结构,另一个是由两个偏振分束、两个偏振控制器及一段单模光纤组成的双腔滤波器,三个谐振腔的共同作用抑制了激光器的多余纵模,得到了单纵模的线宽为4.7kHz.     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

简化腔结构的大模场面积光纤锁模激光器

实验研究了基于国产高增益掺Yb3+双包层大模场面积(LMA)光纤的简化腔结构激光器的稳定锁模运转,直接使用塌陷打磨之后的光纤端面作为线型腔中的一端腔镜,利用打磨为0°角之后的光纤端面4%的反射率,在高增益的条件下获得了激光振荡,并进一步利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)获得稳定的锁模输出,得到了平均功率分别为144 mW和120 mW,重复频率均为68 MHz(对应单脉冲能量分别为2.1 nJ和1.8 nJ),脉冲宽度分别为9.9 ps和4.8 ps的超短脉冲输出.通过增加抽运功率,得到了功率分别为150 mW和220 mW的稳定多脉冲输出,对应脉冲个数为两个和四个.进而通过激光谐振腔中的光栅对,实现了波长1020 ～1080 nm宽带可调谐的超短脉冲输出.     

呼吸脉冲锁模的光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)飞秒激光器。作为增益介质的光子晶体光纤的单模场面积比传统光纤高一个数量级,有效地降低了非线性系数,使激光器获得高能量输出。激光器基于线形腔结构,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模。光纤激光器利用光栅对进行腔内色散补偿,使其运转在呼吸脉冲锁模状态,即在谐振腔的零色散点附近实现锁模。当腔内净色散呈反常色散时,激光器获得了平均功率为400mW,重复频率为47MHz(对应于8.5nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为500fs的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲压缩至98fs。当腔内净色散呈正常色散时,激光器输出的单脉冲能量为10.6nJ,脉冲宽度为1.76ps,经腔外色散补偿,脉冲压缩至160fs。     

光纤光栅外腔半导体激光器改进模型分析

改进了基于耦合腔激光器模型的光纤光栅外腔激光器静态分析模型．在考虑了激光器和光纤光栅之间的耦合效率后．将光从激光器耦合进光纤光栅的耦合系数η1和从光纤光栅反馈回激光器的耦合系数η2推导进描述耦合腔的散射矩阵元中．修正了耦合腔模型的表达式。发现两个耦合系数η1ljη2之积的大小对增益曲线产生具体影响。分析表明短外腔及短的光纤光栅长度决定了损耗曲线最低处单纵模振荡．激光管芯与光纤端面的反射率也对阈值电流、边模抑制比产生明显影响．尤其对于激光器端面反射系数比较大的情况．可以通过仔细设计空气间隙的长度实现外腔模和法布单一珀罗(F-P)模式的匹配。     

基于重叠光栅的双波长掺铒光子晶体光纤激光器

提出了一种基于光纤重叠光栅的双波长光子晶体光纤激光器。激光器采用线形腔结构,掺铒光子晶体光纤为激光器的增益介质,反射率均高于99%的光纤重叠光栅用作激光器的波长选择器件。基于增益均衡技术,抑制谐振腔内的模式竞争,在室温下获得了稳定的双波长激光同时输出。实验结果表明:其3 dB线宽小于0.02 nm,30 dB线宽小于0.25 nm,SMSR为54.34 dB,双波长激光的中心波长间隔为0.932 nm。该双波长激光器输出的双波长激光具有较好的稳定性。     

双环内级联采样光栅的多波长锁模光纤激光器

为了实现多波长激光输出,提出了一种改进的多波长主动锁模光纤环形激光器,采用集成级联采样光纤光栅进入激光腔形成稳定的多种波长激光的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,双环形腔结构对于所有波长激光,其腔长度是一致的,从而可以用相同的锁模信号实现所有波长的同步锁模。实验中光纤环形激光器成功实现了以1.6nm为间隔的波长多达14个;它的输出功率大于0dBm,边模抑制比约30dB,最高模式锁模频率为1.05GHz,输出脉冲序列的脉宽是216ps。这一结果对光纤传输系统设计是有帮助的。     

孤子激光器动态分析

孤子激光器可以产生优良形状的超短光脉冲,一般的孤子激光器是含有均匀线宽增益介质的主激光腔与含非线性介质的光纤附加腔构成。理论分析以此三项为依据;①激光锁模,②光孤子演化,③两腔耦合。先从主腔的主动锁模激光系统获得超短脉冲,然后进入附加腔,利用光纤中相位调制与色敬互相补偿作用形成孤子。这种光孤子脉冲比主腔锁模     

Fiber-grating-based self-matched additive-pulse mode-locked fiberlasers

Fiber-grating-based self-matched additive-pulse mode-locked (APM) fiber lasers were investigated both theoretically and experimentally. With three fiber gratings to form the linearly coupled cavities, such a fiber laser system could generate stable mode-locked output without critical cavity length control. It was shown that the wavelength dependence of the effective penetration length of a fiber grating led to the self-matching of the cavity lengths of the coupled cavities. A millimeter-order cavity-length mismatch could be tolerated. In a similar laser structure using chirped fiber gratings with a designated arrangement of the grating polarities, the APM fiber laser could have the advantages of higher tolerance of cavity-length mismatch and stretched-pulse amplification. After pulse compression with a piece of single-mode fiber, output pulses with full-width at half-maximum pulsewidths of 930 fs were obtained     

内置光纤光栅的主动锁模光纤环形激光器输出光脉冲波长的电切换

介绍了内置光纤光栅的主动锁模光纤环形激光器输出光脉冲波长电切换的工作原理和实验结果。同一个光纤环形激光器输出的由光纤光栅布喇格波长决定的两个不同波长的光脉冲可以每秒十万次的速度切换。     

Polarization-maintaining fiber Bragg gratings for wavelengthselection in actively mode-locked Er-doped fiber lasers

Fiber Bragg gratings written in polarization-maintaining fiber are proposed for wavelength selection in actively mode-locked Er-doped fiber lasers. Combined with single-polarization optical circulator, they form unidirectional transmission filters that can be incorporated in polarization-maintaining laser cavities. We have fabricated such a grating in hydrogen-loaded PANDA fiber and we have incorporated it in a polarization-maintaining actively mode-locked Er-doped fiber laser designed to generate soliton-like pulses. Dependencies of pulse duration and spectral width on average intracavity power were measured. The power range over which soliton-like pulses were generated without pedestals was found to be ultimately limited by the grating's bandwidth     

基于DMD滤波器的波长间隔可调谐的双波长单纵模光纤环形激光器

提出一种稳定的波长间隔可调谐的双波长单纵模环形光纤激光器。在复合环形谐振腔中,采用由数字微镜装置（DMD）滤波器和两个不同长度的次级环形谐振腔组成的多重滤波的方式来选择激光器的工作模式。其中,DMD滤波器可以从掺铒光纤的自发增益谱中任意选择两个波长并将它们耦合进光路中;次级环形谐振腔作为模式滤波器,可以保证激光器输出单纵模激射;利用非线性光子晶体光纤（HN-PCF）的四波混频（FWM）效应,使激光器输出均衡平稳的双波长激射。在室温条件下,不用移动实验装置中的任何器件,通过将位置不同的光栅映射在DMD滤波器上来实现双波长间隔可调谐,调谐范围为0.165nm到1.08nm,调谐步长为0.055nm。     

Injection locking of an additive-pulse mode-locked fiber laser

Injection locking is utilized to synchronize an additive-pulse mode-locked fiber laser to an external pulsed 76.0-MHz laser source. The spectral and temporal performance of the additive-pulse mode-locked fiber laser and the required conditioning are discussed. A low-jitter temporal synchronization is achieved     

注入连续光实现锁模光纤激光器的波长稳定

提出了一种实现锁模光纤激光器波长稳定的方法,即向锁模激光器腔内注入连续光,使某一组纵模在注入连续光的基础上起振。这组纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而实现激光器输出光谱的稳定。理论分析发现注入连续光会使锁模激光器纵模线宽变大,而线宽的增大将会增加进入纵模的连续光功率。在实验中对基于掺铒光纤放大器(EDFA)的主动锁模光纤激光器进行波长稳定,激光器的调制频率为10.06 GHz,观察到了良好的稳定效果。为进一步检验波长稳定的效果,对锁模光纤激光器进行波长稳定后,将其输出的光信号经过一个法布里-珀罗(F-P)滤波器,稳定地滤出了功率较高的纵模。法布里-珀罗滤波器的自由光谱区(FSR)为40.24 GHz,透射峰3 dB带宽为40 MHz。实验结果证明纵模被稳定在法布里-珀罗滤波器的透射峰范围内,纵模波长的波动小于40 MHz。     

基于石墨烯的掺铒光纤锁模激光波长切换技术

报道了一种基于石墨烯锁模的全保偏掺铒光纤环形短腔实现锁模激光波长切换技术。利用多层石墨烯可饱和吸收镜不仅可实现被动锁模脉冲序列的稳定输出,并可通过三维精密调节,调制腔内信号损耗,有效控制不同波长激光的增益与损耗。实验表明,通过精密调制10层石墨烯膜可饱和吸收镜,在全保偏光纤激光短腔可实现波长1532 nm和1558 nm 处的锁模激光切换输出,并可实现这两波长附近的双波长锁模激光输出,线偏振度可达18 dB。     

调Q及连续掺Yb光纤激光器中的自锁模研究

在用半导体激光器抽运的单包层掺Yb调Q光纤激光器中观察到了清晰稳定的自锁模脉冲序列。脉冲包络形状为调Q脉冲。每个锁模脉冲的幅值由其在调Q脉冲中的相应位置决定。经过分析，认为自相位调制是调Q光纤激光器中产生锁模的主要原因。自相位调制的存在使得光脉冲的频谱被展宽，当这种展宽和腔的模式间隔相差不多时，腔内的模式便能相互作用，直到它们之间产生一个固定的相位关系。也即形成锁模。在此基础上。去掉声光晶体，并用两个光栅作为腔镜，实现了全光纤法布里-珀罗(F-P)腔锁模光纤激光器。改变腔结构，分别采用光栅和光纤反射圈作为前后腔镜，同样观察到了锁模脉冲。经过观察发现，锁模脉冲的产生和掺Yb光纤的浓度、长度、抽运功率的大小有着密切的关系。这为锁模脉冲的产生提供了一种新的方法。     

相干耦合光栅调谐光纤激光器锁定范围分析

为了对用光纤光栅调谐的光纤激光器相干耦合系统的锁定波长范围进行研究,采用光纤布喇格光栅的反射率分布函数对系统阈值进行比较的方法,得到系统的相干振荡波长应该出现在大约为两个布喇格波长平均值的地方的结果。结果表明,当两个子激光器的可调谐光纤光栅反射的布喇格波长差小到一定程度时,两个子激光器就可以实现相干锁定。