泵浦功率对掺铒光纤光源性能影响的实验研究

超荧光掺铒光纤光源技术是高精度光纤陀螺的关键技术之一,其优劣直接影响陀螺的性能。在完成铒纤长度优化设计的基础上,实验分析了泵浦功率对掺铒光纤光源平均波长以及带宽的影响,同时在-20-60℃的温度范围内,测量了不同泵浦功率条件下掺铒光纤光源平均波长、带宽和输出功率随温度的漂移。实验结果表明,当泵浦功率在60—120mW范围内时,平均波长受泵浦功率的影响约为-6．5ppm／mW,可以根据光纤陀螺对输出功率和带宽大小的要求在此范围内选择合适的泵浦功率。最终装配样机的平均波长的长期稳定性（6h）达到5ppm（峰-峰值）,短期稳定性（1h）达到2ppm,可以在此基础上定制合适的光纤光栅滤波器,对ASE光谱进行滤波,使谱形满足高精度光纤陀螺的要求．     

双程前向掺铒光子晶体光纤超荧光光源

为了获得高稳定光纤陀螺掺铒光纤光源和改进传统掺铒光纤超荧光光源的输出稳定性,提出和使用掺铒光子晶体光纤作为超荧光光源的增益媒介。构建了双程前向结构掺铒光子晶体光纤超荧光光源, 研究了这种新型光源的输出特性。分析了掺铒光子晶体光纤长度和泵浦功率对光源输出功率、光谱谱宽和平均波长的影响。结果表明,通过选取光纤长度为10 m 和泵浦功率为220 mW,获得了双程前向结构掺铒光子晶体光纤超荧光光源。输出功率为35.4 mW,光光转换效率约16.09%,谱宽为30.9 nm,平均波长为1 548.3 nm。该结果为进一步研究掺铒光子晶体光纤超荧光光源的环境温度稳定性和适应性奠定基础。     

一种高掺铒光纤超荧光辐射源

研制了一种采用反向结构,980nm激光二极管泵浦的掺铒超荧光光纤光源。仅使用长度为2.75m的高掺杂浓度的掺铒光纤作为增益介质,获得了输出功率高、光谱稳定的超荧光辐射。在波长1550nm处有23nm的ASE光谱平坦区。其最大输出光功率为8.6mW,输出功率稳定性为±0.02dB,阈值泵浦光功率为8.6mW,斜率效率达7.65%。     

用于高精度光纤陀螺的光纤放大器光源

介绍了应用于光纤陀螺的掺铒光纤超荧光光源的研究现状,比较分析了掺铒光纤光源5种主要结构的优缺点,在此基础上得出了光纤放大器结构的光源既可以有效提高光纤陀螺的检测精度和稳定性,又可以降低成本.针对光纤放大器光源,分别分析了泵浦功率、泵浦波长、反馈以及铒纤温度对其平均波长稳定性的影响.为了消除反馈对光纤放大器光源平均波长稳定性的影响,根据超荧光光源的偏振态效应,在光源中加入了偏振器来控制反馈的偏振态,从而降低了反馈对光源平均波长稳定性的影响,并采用长周期光纤光栅作为滤波器,有效地提高了光纤放大器光源的波长稳定性.     

新型掺铒光纤的制备和研究

根据EDFA的性能要求,制备了纤芯掺Al的掺铒光纤,在980nm波长、131mW泵浦功率的泵浦条件下当输入信号功率为-15dBm时在C-band实现了35dB左右的增益,其增益平坦度小于1dB。这种掺铒光纤的饱和输出功率在17.5dBm以上,功率转换效率为44.18%,能应用于C-band的各类掺铒光纤放大器中。     

高功率高效率掺铒光纤超荧光光源

优化设计了高功率、高效率掺铒光纤超荧光光源的参数。采用商用掺铒光纤,针对双程后向结构,首先仿真了光源输出功率和带宽随掺铒光纤长度的变化,并用对等实验验证了模拟结果,初步确定掺铒光纤长度的优化范围;理论研究了反射镜反射率对光源性能的影响,计算出最佳反射率并模拟了该反射率下光源的输出光谱;实验研究了抽运功率对光源平均波长的影响,确定了优化的抽运功率范围,并进一步确定了掺铒光纤的优化长度。实验选用110mW抽运功率,13.74m掺铒光纤,获得了输出功率为46.9mW的高功率光纤光源,其抽运转换效率可达42.6%,且光源保持了约34.54nm的宽带宽。     

双程后向结构掺铒光纤超荧光光源研究

通过编制1套图形界面的模拟分析软件,对双程后向结构掺铒光纤超荧光光源有关输出功率、带宽和平均波长特性进行了理论模拟。结果表明,通过选取适当的掺铒光纤长度,总能实现光源的平均波长不依赖于泵浦功率的高稳定性。并报道了研制的双程后向结构掺铒光纤超荧光光源。     

光纤陀螺用掺铒超荧光光纤光源

简要介绍了掺铒超荧光光纤光源的工作原理、基本结构.研制了一种采用单程后向结构、以980 nm激光二极管作泵浦源的小体积掺铒光纤光源.其输出功率大于5 mW,中心波长为1 544 nm,光谱3 dB带宽为41 nm,光谱平坦度小于等于±1 dB.     

多波长超宽带铒铥混合掺杂光纤光源

设计并实现了一种多波长超宽带铒铥混合掺杂光纤光源,用一个980nm激光二极管(LD)泵浦掺铒光纤(EDF),输出C+L波段光谱,用980nm LD、1400nm LD和C+L波段光泵浦掺铥光纤(TDF),产生S波段光谱。用耦合器制作光纤反射器(FLM),形成双程后向结构提高转化效率。光谱仪测试S+C+L波段的总功率为34.18mW(15.34dBm),带宽为1460~1610nm,达到150nm。     

德国开发出可见光光纤激光器

德国的Lumonics GmbH已开发出一种基于上转换荧光锆酸盐(ZBL—AN)光纤激光器的可见光波长光源。他们在一段0．5m长的掺铒ZBI—AN光纤中，采用输出功率约为200mW的970nm波长激光器进行泵浦，获得了约10mW的绿光。     

高平均波长稳定性超荧光光纤光源

光纤陀螺要求其光源具有高功率、宽谱输出,同时在大温度范围内仍具有好的平均波长稳定性。为了满足-45℃~70℃大温度范围的应用需求,采用双程后向抽运、法拉第旋转反射、带通滤波等技术手段,对光纤材料和器件进行大温区全局优化,以改善超荧光光纤光源的平均波长稳定性。理论分析了不同中心波长和带宽的带通滤波器以及光纤长度等参量对平均波长稳定性的改善效果,以及和光谱带宽的关系。按照设计结果选择滤波、光纤长度等参量,通过对-45℃~70℃全温区范围进行系统全局优化设计,得到输出功率为32mW,功率稳定性为0.65%,光谱带宽为12.5nm,光源平均波长变化量为23.5×10-6。结果表明,平均波长稳定性在0.5×10-6/℃以下的高稳定性超荧光光纤光源中,32mW输出功率非常高;所得的0.2×10-6/℃是115℃大温差范围、30mW以上超荧光光纤光源中非常优异的平均波长稳定性指标,满足光纤陀螺对光纤光源的要求。     

超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性分析

为了解决高精度光纤陀螺要求长时间的标度因数稳定性到10-5以下,必须确保高精度光纤陀螺所采用的掺铒超辐射光纤光源具有非常稳定的平均波长.从超辐射掺铒光纤光源的结构出发,推导出其平均波长主要受到温度、抽运功率、抽运波长、抽运光偏振态以及光纤陀螺返回光功率的影响.详细分析了以上因素对于超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响,并介绍了消除或者减小这些影响因素的措施.同时还总结了提高超辐射光纤光源的平均波长稳定性的相关技术,采用这些技术可以获得平均波长随温度变化系数±0.05×10-6/℃的高稳定性掺铒超辐射光纤光源.对于掺铒超辐射光纤光源在高精度光纤陀螺中的实际应用具有指导意义.     

Erbium-doped optical fiber amplifiers pumped in the 660- and 820-nmbands

State-of-the-art erbium (Er)-doped optical fiber amplifiers (EDFA's) pumped in the 660- and 820-nm bands are described. We have demonstrated highly efficient EDFA's incorporating optimized 664- and 827-nm pump wavelengths and an Er-doped high numerical aperture (NA) fiber with thermally diffused expanded core (TEC) fiber ends. Gain coefficients of 3.8 and 1.3 dB/mW at respective wavelengths of 664 and 827 nm were achieved at a signal wavelength of 1535 nm. Noise figures of 3.1 and 4.1 dB at respective pump wavelengths of 670 and 827 nm were obtained at a signal wavelength of 1535 nm. A highly efficient Er-doped fiber amplifier module, in which an AlGaInP visible laser diode (LD) was used as the pump source, was successfully developed as a practical application of this technology. A maximum overall gain coefficient of 3.0 dB/mW was achieved at a signal wavelength of 1535 nm. The EDFA module realized a maximum overall signal gain of 33 dB at 1535 nm with a saturated output power of -1 dBm. A maximum saturated output power of 3.9 dBm was obtained at a signal wavelength of 1552 nm. The present EDFA design using a low-cost laser diode for optical disk memory use and a high NA Er-doped fiber has great potential for providing inexpensive, high-performance EDFA's     

高功率Er/Yb共掺光纤超荧光光源

为了获得高功率超荧光输出,采用6个976nm的LD,通过一个光纤束耦合器同时抽运Er/Yb共掺光纤,分别研究了单程后向结构和双程后向结构超荧光光源的输出特性.采用单程后向装置,当抽运功率为957mW时,输出功率为120.4mW,斜率效率达到17.5%.在双程后向结构的实验装置中加入4m掺Er光纤,有效地将超荧光的3dB带宽拓展到88nm.     

双程前向包层抽运宽带Er3+/Yb3+共掺超荧光光纤光源

为了研究基于双程前向结构的宽带Er3+/Yb3+共掺双包层光纤超荧光光源,采用976nm抽运,通过优化抽运功率,研究了采用不同长度光纤时光源的输出功率、平均波长和带宽。实验结果表明,采用60cm长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤时,系统达到了最佳。同时获得了9.18mW的输出功率和34nm的带宽,平均波长稳定性约7.16×10-6/mW。当输出功率减少至3.78mW时,系统获得了80nm的最大带宽。     

Characteristics of erbium-doped superfluorescent fiber sources forinterferometric sensor applications

The characteristics of 1.55 μm Er-doped superfluorescent fiber sources (SFS's), intended for fiber-optic gyroscope (FOG) applications, are explored theoretically and experimentally. With proper selection of the source configuration, fiber length, pump wavelength, pump power, and fiber composition, we show that it is possible to meet the stringent requirements of the FOG, including a high output power, broad emission bandwidth, and excellent spectral thermal stability. Variations of the mean wavelength, spectral width, and output power of the SFS with fiber length, pump power, pump wavelength, and temperature are modeled for representative sources pumped near 980 nm or 1.48 μm, and are shown to be in good agreement with experimental results. The effects of a multimoded pump, erbium ion pair, and optical feedback are also assessed. This study indicates that the Er-doped SFS is an excellent candidate for the FOG and for other applications requiring spatial coherence and low temporal coherence     

双级双抽运结构掺铒光纤光源的分析研究

为了研究双级双抽运结构C+L波段放大自发辐射宽带光源的两级光纤长短搭配不同对输出光谱特性的影响,采用软件模拟仿真和实验验证相结合的方法,进行了理论分析和实验对比。结果表明,当第1级光纤较短、第2级光纤较长时,可实现功率为18.04mW(12.56dBm)、抽运光利用效率为13.9%、平坦度小于±3.97dB(1525nm～1600nm)的C+L波段放大自发辐射输出;当第1级光纤较长、第2级光纤较短时,可实现功率为20.07mW(13.02dBm)、抽运光利用效率为16.7%、平坦度小于±1.89dB(1525nm～1600nm)的C+L波段放大自发辐射输出。采用第1级光纤较长、第2级光纤较短的双级双抽运是一种更为理想的C+L波段放大自发辐射光源结构。     

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。