光纤CATV网络高性能EDFA的研制

介绍了采用980nm和1480波长泵源双向泵浦结构，研制输出光功率大于22dBm、噪声系数低于5dB的光纤有线电视网络掺铒光纤放大器的基本原理、优化方案和实验结果。     

周期色散补偿光纤参量放大器平坦性的研究

针对单泵浦光纤参量放大器（FOPA）增益平坦性较差的情况,研究了双泵浦FOPA的准相位匹配问题。将高非线性光纤（HNLF）均匀地分成多段,在其中分别插入色散补偿光纤（DCF）,对下一段高非线性光纤中的色散进行补偿,从而实现了准相位匹配,在较宽频带内得到了较平坦的增益。研究结果表明：通过周期插入色散补偿光纤,增益起伏得到了明显的改善;光纤参量放大器的增益与泵浦光功率有关,当增加泵浦光功率时,增益变大,但平坦性较差。插入色散补偿光纤的段数增加时,能解决增益起伏的问题。     

980nm半导体激光器双布拉格光纤光栅波长锁定器

提出了优化由两个均匀布拉格光纤光栅组成的980nm半导体激光器波长锁定器的方法以满足光纤放大器对半导体激光器的性能要求。运用耦合模理论推导了双布拉格光纤光栅(FBG)的透射率和反射率的解析表达式和波长锁定器增益方程。研究了两光栅之间的距离、光栅到激光器前端面的距离、光栅折射率、光栅折射率周期、光栅栅长和温度对激光器增益曲线的影响,并通过优化这些参数来达到最佳的锁模性能。测量了带双FBG波长锁定器的非致冷半导体激光器的输出光谱和出纤功率。实验结果表明:高功率非致冷980nm半导体激光器在0～70℃时的波长漂移为0.5nm,边模抑制比达45dB以上,半峰值全宽度1nm。经优化设计的980nm半导体激光器FBG波长锁定器可满足光纤放大器对非致冷半导体激光器大功率、长寿命、高可靠性、小尺寸等性能的要求。     

用于高精度光纤陀螺的掺铒光纤宽带光源的优化

为优化双程后向结构的掺铒光源,分析了光纤长度、泵浦功率和温度的变化对光源平均中心波长的影响,初步确定了掺铒光纤长度的优化范围,并在全温度范围内进行实验验证。实验选用的980nm泵浦源电流为110mA,掺铒光纤的长度为12.5m,该装置的输出功率为13.26mW,光源的平均波长稳定性为0.6℃-1。通过建立光谱分布优化仿真模型,实现输出光谱的近高斯分布,3dB带宽达到32nm。经过优化后得到的掺铒光纤光源具有输出功率高、平均波长稳定性好、输出光谱呈高斯分布等优势,是高精度光纤陀螺的理想光源。     

基于光子晶体光纤参量振荡器的CARS成像光源研究

研究了一种基于光子晶体光纤参量振荡器的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)成像光源。该光源采用中心波长为1 030nm的皮秒光纤激光器作为泵浦源,以无截止单模光子晶体光纤作为参量增益,通过搭建光参量振荡器,实现平均功率为10mW的参量激光输出。在色散滤波效应的作用下,该光源输出波长可实现连续可调,调谐范围为782～793nm,对应的波数覆盖范围为2 901～3 078cm-1。该光源产生的两束激光脉冲可实现空间自同步、时间自重合,用于CARS成像测量时,无需空间、时间对准,有望推动CARS成像光源向全光纤化、小型化的方向发展。     

双包层光纤激光器的研究进展

在概述双包层光纤结构和包层泵浦激光器的结构原理、种类的基础上,综述了近年来高功率包层泵浦光纤激光器在连续和调Q方面以及在拉曼光纤激光器方面的最新进展,并展望了包层泵浦光纤激光器的应用前景。     

SrWO_4晶体受激拉曼散射的各向异性

以四方晶系SrWO4晶体为例,研究其非主轴偏振配置的受激拉曼散射特性。用532nm皮秒脉冲激光作为泵浦源,以单次通过的方式研究了a切SrWO4晶体的受激拉曼散射增益随泵浦光偏振方向的变化,由此确定出拉曼增益的各向异性。针对由[WO4]2-四面体对称伸缩引起的924cm-1的最强频移的实验显示:当入射光沿a轴和c轴偏振时,拉曼增益系数出现两个极大值,增益分别为10.1cm/GW和14.2cm/GW;当入射光沿a,c轴中分线方向偏振时,拉曼增益系数出现两个极小值,为7.1cm/GW。结合拉曼张量及非极性晶格振动模拉曼散射强度解释了上述物理现象,证明了实验结果与理论相符。     

机械感生长周期光纤光栅的可调谐环形光纤激光器

将采用机械感生法写制的长周期光纤光栅(MLPFG)串入环形腔中,设计了一种新颖的L波段可调谐环形掺铒光纤激光器(EDFL)。抽运光源为980nm半导体激光器,使用掺铒浓度为5×10-4,长度为12m的铒纤作为增益介质,通过调整待写制光纤与周期性压力槽之间的夹角,改变MLPFG的写制周期,调谐MLPFG透射谱,进而影响环形腔增益最高点,光纤激光器波长可调谐范围可达42nm(1562.465～1604.280nm),激光光谱3dB带宽0.04nm,20dB带宽0.08nm,边模抑制比45dB。长时间观测表明,激光功率稳定性优于0.2dBm。实验显示,该光纤激光器具有带宽较宽,线宽较窄及性能稳定等特点。     

980nm高稳定度激光泵浦源控制系统

设计、制作了一款980nm高稳定度激光泵浦源控制系统,以满足掺铒光纤放大器(EDFA)稳定工作的需要。首先,以恒流激励原理设计了控制系统的驱动单元。接着,使用半导体制冷器(TEC)作为泵浦源的温度控制手段,设计了控制系统的温度控制单元。为了验证控制系统的有效性,选用一款激光泵浦模块组成了完整的激光泵浦源系统。最后,对激光泵浦源的激光输出进行了实验,研究了光功率与驱动电流的关系,以及系统的光功率稳定度与光谱稳定性等。对系统进行了相关测试实验,结果显示:应用了本控制系统的激光泵浦源的激光输出中心波长为975.2nm,光功率可达600mW,短期光功率稳定度为±0.008dB,长期光功率稳定度为±0.05dB,比同类激光泵浦源具有更高的稳定度。得到的结果表明:所设计的激光泵浦源控制系统满足设计要求,具有一定的实用价值。     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤的高功率L-band 光纤激光器的实验研究

采用端面泵浦的方式,用尾纤输出波长为976 nm的高亮度多模半导体激光器, 包层泵浦的铒镱共掺双包层大模面积光纤,非球面镜组耦合系统,进行了共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的研究,泵浦耦合效率达到了62%以上,并在F-P激光振荡腔中实现了高效的连续激光输出。在光纤长度为30 m、入纤功率为 13.41 W时,首次报道输出连续功率达到了4.3 W。激光器的斜率效率为44％, 激光输出中心波长1 603 nm。     

可调谐锁模光纤激光器泵浦的超连续谱光源

为了实现平坦度更好、光谱覆盖可见光波段的超连续谱激光输出,研究了泵浦波长可调谐的全光纤结构超连续谱光纤激光器。设计搭建了一台非线性偏振旋转锁模脉冲光纤激光器,实现了9种中心波长的耗散孤子皮秒脉冲输出,波长调谐范围为1 041~1 076nm;以它作为种子源进行了两级功率放大,并泵浦10m长的光子晶体光纤,在泵浦激光功率为500mW时,得到9种输出光谱特性不同的超连续谱激光,得到当泵浦激光中心波长为1 050nm时,更利于实现光谱范围更宽、平坦度更好、可见光分量更多的超连续谱激光输出。为进一步拓宽超连续谱激光的光谱范围、提升光谱平坦度,将泵浦激光功率提升至1.45 W,最终实现了输出功率为600mW、短波边界为470nm、600~1 700nm内10dB光谱宽度为1 053nm的超连续谱激光输出。     

双包层Yb/Er共掺光纤放大器的数值模拟

对980nm抽运的双包层Yb/Er共掺光纤放大器进行了数值模拟,分析了不同功率的信号光的增益情况,计算了稳态情况下光纤中反转粒子数,抽运光功率,信号光功率沿光纤轴向的分布以及放大器的斜率效率。当信号光初值较高时,通过模拟得到的斜率效率与实验结果相近。     

一种低成本AGC电路研制

在微弱信号检测中,当输入信号变化范围很大时,固定增益放大电路不能满足要求,必须采用自动增益控制(AGC)电路。在对AGC电路进行研究后,提出了一种低成本的AGC电路,仅采用1个LM324集成块。其中,二级运放放大输入信号,一级运放产生控制电压。实验表明,电路增益在43~68dB之间自动变化,AGC控制达到25dB。可作为一般弱信号检测放大电路。     

掺铒光纤超荧光光源外部增益平坦技术的研究

为满足光纤布拉格光栅传感和波分复用光纤通信系统对光源光谱平坦度与带宽的要求,利用外部增益平坦技术实现掺铒光纤超荧光光源输出光谱的平坦化。介绍了三种常见的外部增益平坦技术,并通过实验对平坦结果进行比较,由此得出采用长周期光栅增益平坦滤波器是一较好的选择。实验结果表明,平坦波段范围内(1 525~1 540nm)的光谱不平坦度小于±1.1dB,整个C波段光谱的3dB带宽为39.125nm。     

A Low-Consumption Ultrabroadband Power Amplifier with the Overload Protection

An ultrabroadband power amplifier with automatic control of the consumption current intended for operation into an unmatched load is described. To control the amplifier consumption current and gain, voltage sensors and output-current sensors are used at the amplifier output. The amplifier passband is 20–240 MHz; gain flatness, ±1.5 dB; gain, 40 dB; maximal output power, 20 W minimum; consumption current under no-signal condition, 2.2 A; and under peak-load conditions, 6.8 A.     

基于受激Raman放大器的井下人员震动定位系统的研究

通过使用激励Raman放大器提出并演示了一种125千米的长距离光FBG（光纤光栅）震动定位传感系统。在激励Raman放大器进程中,使用低功耗的1480nm激光器作为1395nm泵浦激光器的效应使得该系统可以获得125千米的测量范围。整个系统只由一个工作在1395nm的1-W的Raman泵浦激光源和一个低功率的1480nm激光器以及分别安放在50km和75kin位置上的EDF（掺铒光纤）放大器组成,并利用光纤多点定位原理实现震动点的定位,为矿井下矿难发生时人员的定位打下良好的基础。     

解决影响放大器增益的方法

本文介绍了在使用测量放大器的过程中，通过采用模拟开关换档，有效解决放大器增益的方法，并通过对所设计电路的分析说明，得出推导公式。