熔锥型光纤侧面泵浦耦合器的研究

该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%,信号光通过率98%,信号输入与泵浦输入隔离度33 dB,泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器,实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明,所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。     

掺镱全光纤激光器研究

用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400 μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前向和后向泵浦,在总泵浦功率223.6 W时,前向泵浦方式中获得激光功率输出152.2 W,光-光转换效率69%;后向泵浦方式中,激光功率输出156.5 W,光-光转换效率70%。最后,进行了双向泵浦实验,泵浦光功率443.8 W时,1080 nm近单模激光功率输出311 W,光-光转换效率70%。进一步增加泵浦功率,会获得更高功率的1080nm激光输出。     

基于双包层光纤光栅的掺镱双包层光纤激光器

通过求解速率方程,得到了掺镱双包层光纤激光器输出光功率和泵浦阈值功率表达式,分析了腔镜反射率、光纤长度对激光器阈值功率和输出激光功率的影响.采用相位掩模法在双包层光纤上直接写入光纤布拉格光栅,以此作为光纤激光器后腔镜,研制了稳定输出的掺镱双包层光纤激光器.试验得到了波长1 083.25 nm,线宽0.112 nm,最高输出功率1.07 W的稳定激光输出,泵浦阈值173 mW.     

掺镱双包层高功率光纤激光器输出特性研究

对线形腔掺镱双包层高功率光纤激光器的输出特性进行了研究 ,通过求解速率方程 ,得到了激光器泵浦阈值功率、输出光功率和斜率效率的表达式。分析了光纤长度、腔镜反射率和泵浦波长等因素对激光器阈值功率、输出光功率和斜率效率的影响 ,为高功率光纤激光器的优化设计提供了理论依据     

环形腔Er3 /Yb3 共掺双包层光纤激光器

采用输出波长为975nm的LD通过锥形光纤束耦合器(TFB)泵浦15m长的Er^3 ／Yb^3 共掺双包层光纤(EYDF)，实现了全光纤型环形腔EYDF激光器。实验中，尝试了不同耦合比的耦合器作为该激光器的输出耦合器，当输出耦合比为99％时，得到了最佳实验结果：激光波长为1565．8nm，输出功率为1．07W，斜率效率为40％，光一光转换效率达30．5％。     

基于半开放腔的可调谐多波长随机光纤激光器研究

提出了一种具有可调谐特性的半开放腔多波长随机光纤激光器,利用单模光纤和环形结构组成半开放腔结构,通过改变布里渊抽运激光波长实现输出随机激光的可调谐特性。结果表明,当布里渊抽运波长为1550.01 nm时,该激光器最多可以实现4个波长的随机激光输出,且可以通过控制掺铒光纤放大器的输出功率来精确控制输出随机激光波长数目,其一阶至四阶斯托克斯光的阈值功率分别为12、31.6、73、610 m W。其中,一阶斯托克斯光的斜率效率可达12.5%。固定掺铒光纤放大器的输出功率为631 m W时,随着随机分布反馈光纤长度的增加,随机激光输出功率成指数下降。该激光器的输出波长可在1528~1580 nm的波长范围内调谐。此外,半开放腔的结构设计有效地消除了输出光谱中奇数和偶数阶斯托克斯光的峰值功率差异。     

DBR掺铒光纤激光器的功率特性研究

本文主要研究DBR掺铒光纤激光器的功率特性.通过对光纤Bragg光栅的光谱特性和激光器的传播方程的分析,得到了阈值泵浦光功率、掺铒光纤长度、Bragg光栅反射率与激光器输出光功率之间的关系.与近期报道的实验数据进行了比较,结果十分吻合.     

多波长布里渊掺铒光纤激光器的结构优化研究

基于受激布里渊散射效应(SBS)和掺铒光纤(EDF)的线性增益机理研究了一种环形腔多波长布里渊掺铒光纤激光器(BEFL)。在该激光器中使用单模光纤作为布里渊增益介质,使用掺铒光纤来放大产生的斯托克斯(Stokes)信号,使该激光器在室温下产生稳定的多波长输出。通过对激光器结构中的环行器和耦合器的位置以及耦合器的接入方式的研究与分析发现:耦合器的接入方式、环行器与耦合器的位置均对激光器的输出有影响。在可调谐光源TLS(布里渊泵浦激光器)的功率大小为14dBm,980nm泵浦激光器的功率大小为23dBm,单模光纤长度为10km的情况下进行了实验测试,结果表明:耦合器的接入方式对BEFL的输出影响很明显,最后给出了详细的测试结果和相应解释。     

807nm半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器的进展

根据用Coherent 899-29钛宝石激光器在800nm泵浦带选择掺铒光纤放大器最佳泵浦波长和获得高达35dB增益的研究结果,最近我们利用Sharp LT 017 MD型单模半导体激光器(P=40mW,λ_D=807nm)整形、准直后作泵浦光源,以中国建材院石英所研制的低损耗掺铒石英单模光纤作放大介质。光纤芯径4.9μm,数值孔径0.22,长度5.8m。采用工作波长为1.536μm的分布反馈激光器作信号源,信号光和泵浦光通过光纤方向耦合器合波到掺铒光纤     

高功率非对称泵浦耦合器理论研究

高功率非对称泵浦耦合器是高功率连续光纤激光器的关键无源光器件,它可以将多路泵浦光高效率地耦合进主光纤中,从而为光纤激光器提供所需的泵浦光功率,但已有双波导耦合理论并不能直接应用于该型耦合器的研究。为解决这一问题,在双波导定向耦合器的不完全耦合理论基础上,针对高功率泵浦耦合器非对称的特点,将其耦合系数和光功率方程组做了进一步推导,并进行了数值仿真,研究结果表明:两光纤中的光功率按照一定周期变化,当泵浦光纤的锥角在1~1.5之间时,可以获得97%以上的最佳耦合效率,且与其对应耦合长度的局部变化对耦合效率的影响较小。该研究结果对高功率非对称泵浦耦合器的设计及制作均具有指导意义。     

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。     

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     

基于锁模脉冲泵浦的全光纤化超连续谱光源

采用基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动锁模方案,通过三级主振荡功率放大(MOPA)结构,构建了平均输出功率39.2 W的全光纤皮秒脉冲光纤激光器。输出激光脉冲宽度10.7 ps,重复频率68 MHz。利用该皮秒光纤激光器泵浦一段4.5 m长的国产光子晶体光纤(PCF),实现了平均功率20.1 W的全光纤化结构超连续谱(SC)光纤激光输出。光谱宽度超出所用光谱仪600~1700 nm 的观测范围,在观测范围内具有10 dB 的光谱平坦度。     

基于1S0能级的Pr3+:ZBLAN光纤上转换紫外激光的数值模拟

在Pr3 ∶ZBLAN光纤中,运用粒子数速率方程理论,研究用586 nm和335 nm连续激光双光子激发4f组态最高能级1S0,以1S0和3F4为激光上下能级实现250 nm上转换紫外激光的动力学行为,得到阈值抽运功率、激光输出功率、斜率效率和最佳光纤长度等激光参数。结果表明,阈值抽运功率随光纤长度增加而增大,斜率效率随光纤长度增加而减小,光纤较短时,无法获得较高输出功率。掺杂浓度越大则阈值抽运功率越小,斜率效率越大。在选取的特定条件下,斜率效率最高可达16.7%。     

自调Q掺铒光纤激光器动态特性研究

为了研究自调Q掺铒光纤激光器输出动态特性,采用搭建全光纤结构的线形腔和环形腔自调Q掺铒光纤激光器进行了理论分析和实验验证。实验中,当抽运功率达到起振阈值后,随着抽运功率的增加,用示波器观察输出激光,线形腔输出激光依次经历了连续波、自调Q两种运行状态,由于抽运功率的限制,未能再次出现连续波运行状态,而环形腔输出激光则先经历了自调Q运行状态,然后是连续波运行状态;线形腔在抽运功率21mW~190mW的范围内,可获得脉冲宽度8s ~100s范围内可调、重复频率2.5kHz~54kHz范围内可调的自调Q脉冲;环形腔在抽运功率为16.2mW~110mW时,可获得的脉冲宽度在165s左右。结果表明,自调Q掺铒光纤激光器因腔结构的不同,输出激光动态特性也不同;线形腔和环形腔均有自调Q脉冲输出,但线形腔自调Q范围更大。     

High-power supercontinuum generation in a nested linear cavity involving a CW Raman fiber laser

We construct a novel nested linear cavity configuration to generate supercontinuum (SC) under continuous-wave pump. With this structure, stimulated Raman scattering and four-wave mixing can affect the whole region of the SC spectrum while the pump line is removed outside of the continuum, and a symmetrical spectrum can be obtained. The properties of the structure are demonstrated by using 3.5-km single-mode fiber, and an SC centered at 1315 nm with the bandwith of 102 nm and the output power of 1.3 W is achieved. By tuning the feedback fiber Bragg grating, we can easily adjust the spectral shape of SC to fit different requirement.     

掺铒光纤ASE宽带光源的实验研究

掺铒光纤ASE源是一种优良的宽带光源,受到人们广泛关注.实验研究了掺铒光纤ASE宽带光源单、双程结构后向ASE输出光谱特性,当泵浦光中心波长为1480 nm时,分别考察了掺铒光纤长度、泵浦光功率对后向ASE输出平坦区间宽度和平坦度的影响.通过对两种结构下后向ASE输出光谱的分析比较发现,双程结构在L波段长波长处,尤其是1570～1620 nm波长范围,功率显著提升,从而使得ASE光谱的平坦区间宽度增大,平坦度提高.所得实验结果将为掺铒光纤ASE宽带光源的研制提供依据.     

多点抽运双包层光纤激光器理论及数值分析

大功率双包层光纤激光器采用分布式多点抽运有利于功率扩展和输出特性的优化.采用数值模拟的方法分别计算了正向多点抽运和反向多点抽运,得出了不同抽运光反射限制和不同的光纤长度条件下抽运点数与输出功率的关系,以及不同抽运点数和不同抽运光反射限制下的光纤最佳长度,并进一步得出,多点抽运时,通过在双包层光纤内包层写入光栅的方法对抽运光进行反射限制可以大大改善光纤激光器的输出特性.这些结论对多点抽运双包层光纤激光器的结构优化具有指导意义.     

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。