自由运转的掺镱光纤激光器激射波长的研究

为了更好地设计掺镱光纤激光器,提出了一种用于确定自由运转的掺镱光纤激光器激射波长的计算模型。利用此模型可以同时分析激射波长与光纤长度、腔的损耗、掺杂浓度、工作温度等系统参数的关系,从而有助于合理设计光纤激光器,得到所需的出射波长,并且有助于设计可调谐的光纤激光器。在推导中引入了一种确定掺杂光纤的发射、吸收截面随温度变化的近似处理方法,用此方法只需要常温下掺杂光纤的截面数据就能进行温度相关的分析。通过与已知实验结果的对比,验证了此模型的适用性。     

掺铒光纤吸收截面和发射截面温度特性研究

为了获得不同温度下掺铒光纤的吸收截面谱和发射截面谱,理论分析了掺铒光纤损耗系数、吸收截面和发射截面与温度的关系。实验研究了损耗谱,吸收截面和发射截面谱随温度的变化。利用截断法测量掺铒光纤的损耗谱,通过损耗谱得到吸收截面谱,然后利用McCumber关系算出发射截面谱,研究表明波长小于1536 nm时,损耗系数随着温度降低而增大,波长大于1536 nm时损耗系数随着温度的升高而增大。     

光纤光栅外腔半导体激光器波长调谐方法研究

可调谐光纤光栅外腔半导体激光器（FBG-ECL）激射波长由光纤光栅布喇格波长决定,调谐光纤光栅布喇格波长可以改变激光器的激射波长.重点介绍采用轴向应力、径向应力和温度对光纤光栅布喇格波长的调谐.布喇格中心波长的偏移与轴向应力、径向应力和温度等变化量均呈极好的线性比例关系,且在较大的测量范围内一直保持线性关系.详细说明了光纤光栅外腔半导体激光器采用这三种方法调谐时的特点、适用范围,并对它们的性能进行了比较,给出在不同条件下适合的调谐方法.     

外腔半导体激光器激射波长温度稳定性的研究

在考虑了光纤光栅(FG)的相位分布之后,根据光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)所满足的阈值条件,从理论上研究了前端面反射率对光纤光栅长外腔半导体激光器(LECFGSL)激射波长温度稳定性的影响.数值模拟的结果表明:随着温度的变化,LECFGSL的激射波长围绕光栅布拉格反射波长上下波动,激光器前端面反射率对激射波长波动幅度有较大的影响,当前端面反射率＜10-4时,激射波长与光栅布拉格反射波长基本一致,其温度稳定性较好.     

掺铒光纤放大器温度特性的研究

从理论上分析了掺铒光纤放大器(EDFA)增益的温度特性与铒光纤发射截面和吸收截面的关系,并通过数值模拟和实验两方面研究了其增益随温度的变化关系,计算结果与实验结果符合较好。     

基于PM-FBG的可开关双波长掺铒光纤激光器

利用保偏光纤光栅(PM-FBG)设计了一种线性腔可开关双波长掺铒光纤激光器.由于与保偏光纤光栅两个反射峰对应的激射双波长的两纵模在偏振态上是正交的,在均匀展宽的掺铒光纤中增强的偏烧孔(PHB)效应减小了不同模式间的竞争,因此可在常温下得到稳定的双波长.另外,通过调整偏振控制器的状态,可使激光器在稳定的双波长状态或在两波长之间转换.实验结果表明,在100 mA的泵源电流抽运下,双波长同时激射时的激光消光比大于36 dB,室温下激光工作稳定,5 h内,激射激光双波长基本无变化,峰值抖动小于0.06 dB.最后验证了泵源驱动电流与激射光谱的关系.     

基于光纤拉锥及相位调制的可切换多波长掺铒光纤激光器

研究了一种全光纤可切换多波长掺铒光纤激光器。该激光器利用一段缠绕在压电陶瓷上的单模光纤作为正弦相位调制器以及基于光纤拉锥的马赫-曾德尔干涉仪作为梳状滤波器,抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争,从而避免了在室温下不稳定的单波长激射,实现了多波长掺铒光纤激光器的稳定输出。实验中观察到稳定的5个波长的同时激射,相邻波长间隔为0.804 nm。信噪比大于40 dB,3 dB带宽约为0.023 nm,中心5个波长输出功率的平坦度为14 dB。同时,激光器具有灵活的波长可切换特性,通过调整驱动信号和偏振控制器的状态,实现了单波长、双波长、三波长以及更多波长的输出。该激光器可应用于大容量波分复用系统和光纤传感。     

Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4晶体发射截面谱及微片激光器光谱的实验研究

实验研究了Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4晶体发射截面谱的温度特性,并根据发射截面谱与激光波长的对应关系,进一步研究了温度对Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4双频微片激光器输出光谱的影响。实验结果表明,在所研究的温度范围内,随着温度的升高,Nd…GdVO_4和Nd…YVO_4晶体发射截面谱的中心波长发生红移、峰值下降,且均与温度呈准线性关系;对应的双频微片激光器波长也随温度升高呈现线性红移,但双频频差保持不变;在晶体发射截面谱和激光波长的共同红移作用下,双频激光分量的功率均衡度发生变化。     

激射波长和泵浦波长对掺Yb~(3+)双包层光纤激光器的影响

为探讨激射波长和泵浦波长对掺Yb3+双包层光纤激光器的影响,数值模拟了泵浦波长为975nm和915nm,激射波长在1050nm至1120nm范围变化时,掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性.结果表明,当泵浦波长为975nm,激射波长在1088nm左右,以及泵浦波长为915nm时,激射波长在1080nm左右时,双向泵浦和反向泵浦的掺Yb3+双包层光纤激光器输出功率达到最大值.与915nm的泵浦源相比,利用975nm泵浦可使泵浦阈值功率降低以及获得更高的激光翰出功率.泵浦波长为975nm和915nm时,激射波长在1090nm附近,阈值功率达到最低值.所得的结果对激光器的优化设计具有重要意义.     

温度变化对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长的影响

在考虑了光纤光栅的位相后，从光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)所满足的阈值条件出发，从理论上研究了温度的变化对FGESL激射波长的影响。数值模拟的结果表明：由于温度变化造成半导体介质和光纤的折射率发生变化从而导致FGESL的纵模发生移动，因此FGESL的激射波长随着温度的升高将存在向长波长方向发生移动的趋势。对于短外腔，FGESL的纵模间距较大，由于半导体介质折射率隧温度的变化程度大于光纤折射率随温度的变化程度，因而存在模式跳跃现象；对于长外腔，由于FGESL的纵模间隔很小，因而不存在明显的模式跳跃现象。这些结果符合其他研究者的实验观测。     

室温稳定多波长光纤激光器技术的研究新进展

室温稳定的多波长光纤激光器( MWFL)中最关键的技术是如何有效抑制掺杂光纤的均匀展宽效应。综述了国际上近年来提出的实现室温稳定多波长光纤激射的主要技术。介绍了近几年我们在该领域的一些创新性研究工作:提出了多种基于多谐振峰的光纤布拉格光栅(FBG) ,如多模光纤布拉格光栅、保偏光纤布拉格光栅、取样光纤布拉格光栅等的可开关多波长光纤激光器的新方法和新结构,实现了多种波长间隔小于2 nm,室温工作稳定性好、波长及波长间隔可调的可开关多波长光纤激光器;提出了基于非线性光纤环镜( NOLM)和非线性偏振旋转(NPR)效应的两种多波长掺铒光纤激光器(EDFL)实现技术,实现了室温稳定、功率谱分布平坦的宽带多波长激光输出,3 dB带宽内的波长个数可达50个,每个波长的功率波动在2 h内小于0 .1 dB。     

温度梯度对光纤激光器横向模式的影响

分析了温度梯度对光纤激光器横向模式的影响。通过建立简化的光纤截面热传导模型,得到了光纤截面温度的分布。利用场分析软件分析了在不同抽运功率、吸收系数、折射率温度系数下光纤激光器横向模式的变化,发现当抽运功率提高时,横向模式有向纤芯收缩的趋势,这可能是高功率条件下光纤激光器中高阶模式出现的原因之一。当吸收系数增加或折射率温度系数增加时,横向模式也有向纤芯收缩的趋势。     

Yb3+掺杂锂硅酸盐玻璃的近红外发光特性

为了研制高功率光纤激光器的掺镱纤芯材料,采用高温熔融法制备了0.70SiO₂-0.18Li₂CO₃-0.04MgCO₃-0.04BaCO₃-0.02Al₂O₃-0.02Yb₂O₃（摩尔分数）锂硅酸盐玻璃样品,测试了其吸收光谱和858nm激发下的荧光光谱,进一步对光谱和激光性能参量进行了理论计算。结果表明,样品的主荧光峰位于1036nm附近,荧光有效线宽为94.1nm,吸收截面为1.143pm2,发射截面为1.024pm2,荧光寿命为0.98ms,激发态最小的粒子数仅为0.042,最小抽运强度为0.76kW·cm-2。与近年来相关文献中报道的镱掺杂玻璃相比,该掺镱锂硅酸盐玻璃在光谱及激光性能上比较有优势,有望在研制镱掺杂光纤中得到应用。     

GSMBE生长1.8-2.0μm波段InGaAs/InGaAsP应变量子阱激光器

报道了气态分子束外延(GSMBE)生长1.8—2.0μm波段InGaAs/InGaAsP应变量子阱激光器的研究结果．1.8μm波段采用平面电极条形结构,已制备成功10μm和80μm条宽器件,器件腔长500μm,室温下光致发光中心波长约为1.82μm,在77K温度下以脉冲方式激射,阈值电流分别约为250mA和600 mA,中心波长分别在1.69μm和1.73μm附近． 2.0μm波段,制备成功8μm宽脊波导结构器件,器件腔长500μm,室温光致发光中心波长约为1.98μm,77K温度下以脉冲方式激射,阈值电流约为 20mA,中心波长约为1.89μm,其电流限制和纵模限制效果优于平面电极条形结构器件．     

外腔长度变化对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

密集波分复用(DWDM)光纤通信系统对光源的波长稳定性有很高的要求。主要就可供DWDM系统选用的光源之一光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的波长稳定性进行讨论。通过计及半导体激光器(LD)、外腔及光纤光栅(FG)三者的共同作用,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定FGESL的激光纵模分布后,理论上研究了FGESL的激射波长随FG外腔长度的变化。结果表明,外腔较短时,外腔长度的微小变化可以导致FGESL的激射波长产生显著的变化;外腔较长(大于10 cm)时,外腔长度的变化对FGESL的激射波长基本没有影响。     

High-temperature single-mode operation of 1.3-μm strained MQWgain-coupled DFB lasers

Single-mode and high-power operation at temperatures up to 120°C has been achieved in 1.3-μm strained MQW gain-coupled DFB lasers. A stable lasing wavelength is maintained due to a large modal facet loss difference of the two Bragg modes, which is provided by the gain-coupling effect. A very low temperature dependence of the threshold current has been obtained by detuning the lasing wavelength to the long wavelength side of the material gain peak at room temperature, which effectively compensates the waveguide loss at higher temperatures. An infinite characteristic temperature T_o can be realized at certain ranges of temperature depending on the detuning value     

截面折变非对称型长周期光栅高温应变特性

研究了基于高频CO_2激光脉冲单侧写入的截面折变非对称型长周期光纤光栅(LPFG)高温特性及其在高温环境中的轴向应变特性。理论和实验表明在200～1000℃之间长周期光纤光栅的谐振峰漂移呈线性趋势;同时,在高温环境中其谐振峰随轴向应变也呈线性漂移,且不同谐振峰的温度和应变灵敏度也不同。利用这种新型长周期光纤光栅独特的高温应变特性可用一根光纤光栅实现对高温和应变的同时测量。     

光纤激光器的多波长脉冲产生及色散补偿

利用多反射峰光纤光栅确定波长,采用σ形腔结构,获得了8波长同时激射,输出波长间隔满足ITU-T所建议的WDM光纤通信系统波长标准,并利用一8反射峰啁啾光栅补偿了调制后8波长锁模光脉冲传输100km的色散.