可用于差拍法珀干涉仪的633nm可调谐外腔半导体激光器

为更好地改善差拍法 珀干涉仪用于对纳米干涉仪进行非线性比对和校准场合的性能 ,提出用 6 33nm外腔半导体激光器代替He Ne激光器 ,并针对差拍法 珀干涉仪对工作激光器的要求 ,设计和实现了 6 33nm可调谐外腔半导体激光器。用前端镀增透膜的 6 37nm量子阱结构半导体激光器件及工作于Littrow自准直状态的光栅作为反馈元件 ,构成外腔激光器。实验结果表明 ,该激光器具有比较窄的光谱线宽 ;通过控温和旋转光栅 ,获得了覆盖 6 33nm的 4nm的调谐范围 ;通过控制频率调谐器 ,得到了 1 8GHz的连续调谐范围。     

频谱仪快速测定窄线宽激光器线宽

针对传统光谱仪和F-P 干涉仪分辨率不能满足窄线宽激光器线宽的测量要求, 基于延时自外差法搭建测试平台.设置频谱分析仪分辨率参数抑制噪声实验, 通过使用20 km 延时光纤、80 MHz声光移频器和50:50 光纤耦合器, 通过光电探测器实现光电转换并利用频谱分析仪分析测试信号.对频谱分析仪分辨带宽RBW 和视觉带宽VBW 以及扫频范围(Scan Range)进行优化设置, 在不降低测试灵敏度的情况下, 将重叠信号分辨开, 使其不会过多滤掉高频成分而失真并对线宽功率谱峰值进行洛伦兹曲线拟合.最后得到了1 550 nm 波长可调谐光纤激光器(1 520~1 570 nm)的线宽值约为161 kHz, 为频谱仪的参数优化设置及窄线宽激光器线宽标定提供了相关参考.     

F-P标准具和参考光栅相结合的高稳定性FBG解调系统

为了提高光纤布喇格光栅（FBG）解调系统的稳定性和准确性,避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗（F-P）滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题,采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源,与F-P标准具、温补参考光栅、传感光栅3个单独的通道结构相结合的FBG解调方法。通过理论分析和实验验证,选择中值滤波加滑动平均滤波的方法滤除噪声,采用基于强度阈值的频谱相关寻峰算法更加准确地找到反射谱峰值的位置。结果表明,每个通道单独分开的解调方案的波长长期稳定性可达0.4pm,温度与波长的线性度高于99.90%。该系统能够实现对温度、应变等参量的稳定性的测量。     

FBG解调实时校正技术研究

在基于可调谐F-P的FBG解调系统中,由于驱动电压与扫描波峰的关系不固定,增加了系统误差。为此研究了实时校正技术。首先,通过方案比较和分析,设计了并联型的实时校正系统,此系统可以通过多个参考点实时校正PZT的非线性问题以及可调谐F-P滤波器的结构性误差。然后,通过实验分析了PZT驱动电压与可调谐F-P波峰的关系,设计了快速分段算法。最后,针对此系统,设计了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的信号处理单元,将解调系统的控制、滤波计算和数据压缩等电路集成在FPGA芯片内部,保证了系统的实时性。实验结果表明,该系统的均方误差为2.2pm,最大误差为6pm。解决了此类解调系统受可调谐F-P滤波器精度限制的问题,提高了测量精度。     

基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

Improved optical heterodyne methods for measuring frequency responses of photodetectors

An improved optical self-heterodyne method utilizing a distributed Bragg reflector (DBR) tunable laser and an optical fiber ring interferometer is presented in this paper. The interference efficiency can be increased by 7 dB compared with the scheme using the conventional Mach-Zehnder interferometer. The unsteady process that the beating frequency experiences in each tuning period is investigated. According to the measurement results, the wavelength and optical power of the tunable laser will be steady when the square-wave frequency is lower than 300 kHz. It has been shown that when a square-wave voltage is applied to the phase section of the tunable laser, the laser linewidths vary in a wide range, and are much larger than that under dc voltage tuning. The errors caused by the variations in the linewidth of the beat signal and optical power can be eliminated using the proposed calibration procedures, and the measurement accuracy can, therefore, be significantly improved. Experiments show that the frequency responses obtained using our method agree well with the data provided by the manufacturer, and the improved optical self-heterodyne method is as accurate as the intensity noise technique.     

液晶损耗对可调谐液晶光学滤波器性能的影响

F- P型可调谐液晶光学滤波器是一种小体积窄带宽低压调谐滤波器。液晶作为腔内工作物质,其损耗对器件的性能有重要的影响。文章以F- P干涉仪为基础,分析了液晶损耗对这类滤波器的半强度带宽(FWHM) 和峰值透过率的影响,以利于不同要求的滤波器的设计制作。     

加力型频率分裂激光器的频率差热漂移

频率差可调的加力型频率分裂氦氖激光器具有广阔的应用前景，目前鲜有关于该激光器频率差热漂移的具体报道，但它是一个重要的应用指标，特别是在光刻机用干涉仪中需要重点关注。采用弹性加力法对双折射-塞曼氦氖双频激光器进行频率差赋值，详细观察了频率差在开机漂变阶段、过渡阶段及稳定阶段状态的变化过程， 给出了频率差对开机时间的曲线。实验表明稳频作用下的频率差的稳定性优于23 kHz/h，重复性优于130 kHz。此外还就不同结构或材料的弹性加力元件对频率差的影响进行了对比分析，实验表明系统温度分布的均匀性和稳定性对频率差热漂移起重要作用。     

激光稳频的共焦法布里-珀罗干涉仪

针对多普勒激光雷达激光源短期频率漂移低于1 MHz的要求,设计了一种共焦干涉仪作为频率标准进行稳频。通过对三种不同材料制成的共焦法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪中心频率随温度漂移情况进行分析对比,选用零膨胀微晶玻璃材料制作共焦法布里-珀罗干涉仪,腔镜和隔离器通过光胶的方式进行组合,并且置于温控精度优于0.01 K的双层密封温控箱中。经过实验测量,共焦法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围为370 MHz,透射谱半峰全宽(FWHM)为1.7 MHz,精细度为220。采用该共焦干涉仪进行稳频,理论稳频精度可达0.15 MHz,满足激光多普勒雷达单频激光源的稳频要求。     

光纤F-P腔压力传感器在高温油井下的应用研究

针对高温、高压油井的测量环境,设计研制了基于光纤非本征型Fabry-Perot(F-P)腔的波长解调型光纤压力传感器系统.该系统采用激光熔接制作的光纤F-P传感头,具有测量动态范围大、温度敏感性小、耐高温和长期工作稳定等优点,在压强0～30 MPa范围内,系统压力测量分辨率达到0.003 MPa,温度敏感性小于0.002 MPa/℃.光纤传感头采用光纤-厚壁石英管激光熔接的无胶封装方式,解决了高温环境下的传感器高压密封和光纤保护问题.     

多因素影响下法布里-珀罗干涉仪透射频谱特性

法布里-珀罗(F-P)干涉仪是具有重要科研和实用价值的光学仪器,能广泛应用于光学鉴频、锁频以及光谱超精细结构的测量研究。然而,在实际应用中干涉仪的频谱特性将受到诸多因素的影响。从入射光束发散角、入射光频谱、干涉仪平板吸收损耗、平板表面缺陷和不平行度等因素对F-P干涉仪频谱特性的影响做了深入的研究。在考虑了上述诸多实际因素情况下,理论上导出了F-P干涉仪的透射频谱函数的一般表达式;定量给出了由发散角引起的透射频谱整体平移量;提出了等效发射激光谱宽的概念,将入射光束发散角、入射光频谱、干涉仪平板表面缺陷和不平行度等对透射频谱的展宽效应合并处理,给出了定量的等效关系式。这些结果可为法布里-珀罗干涉仪的设计与应用提供借鉴。     

WDM coherent star network with absolute frequency reference

A WDM coherent star network with an absolute frequency reference was demonstrated. The absolute reference was obtained from a GaInAsP DFB laser frequency-locked to an atomic Ar transition at 1.2960 μm. The resonant frequencies of a tunable fibre Fabry-Perot interferometer, locked to this absolute reference, were used to frequency-lock the transmitting lasers. Thus, the transmitting lasers operated at different, but fixed, optical frequencies. The receiver sensitivity was not degraded by the addition of the absolute frequency reference to the network     

用于频分复用相干光纤通信的半导体激光器稳频系统

本文以Fabry-Perot干涉仪为鉴频器,并利用其众多梳状透过峰,实现了若干半导体激光器的稳频,相对频率稳定度可达10~(-11)量级(τ=10s)。还实现了数个激光器对一主激光器的频率跟踪。     

Widely tunable wavelength spacing dual-wavelength single longitudinal mode erbium doped fiber laser

A simple widely tunable wavelength spacing dual-wavelength single longitudinal mode (SLM) erbium doped fiber laser (EDFL) based on cascaded fiber Bragg gratings (FBGs) and birefringent fiber filter is proposed and demonstrated. Experimental results show that the lasing wavelength spacing is widely tunable in a range from 2 nm to 18 nm, which has potential to generate frequency tunable terahertz (THz) waves by beating the lasing dual-wavelength in a high speed photodetector. The birefringent fiber filter acts as an ultra-narrow bandpass filter and benefits the simultaneous oscillation of dual-wavelength in a single laser cavity. The output peak power of the lasing dual-wavelength is approximately equalized at room temperature, and a high optical signal-to-noise ratio (OSNR) is realized in the whole tuning range. The SLM operation of dual-wavelength fiber laser is verified by Fabry–Perot (F–P) scanning interferometer, and the clear eye diagram proves that the proposed fiber laser is effective in the application of fiber optic communication system.     

可调谐双波长低抖动增益开关光脉冲的产生

提出了一种产生可调谐双波长低抖动超短光脉冲的新方法。采用外光注入法来降低增益开关F-P激光脉冲的时间抖动,实现了脉冲光谱的双波长可调谐输出。实验中利用两个多量子阱DFB激光器作为外部种子光源,通过温度控制和偏振态调节使外部种子光有效地耦合到增益开关F-P激光器中,输出的光脉冲时间抖动(均方根)从2.57ps降低至1.06ps,双波长的边模抑制比可达25dB。通过改变DFB激光器和F-P激光器的工作温度,可实现波长从1540nm到1560nm的可调谐输出。     

A stable submillimeter laser local oscillator for heterodyne radiometry and spectroscopy

A submillimeter laser with off-axis pump beam injection is described. This design concept achieves complete isolation of the pump laser with respect to the pump radiation reflected from the smm resonator. Active line independent stabilization of the pump laser is obtained by the use of an external tunable etalon as a frequency reference. The smm output power is constant to within 4% over periods of hours. Mean frequency drifts of less than 2 parts in 10⁸ per minute were measured by mixing with very high harmonics of an X-band synthesizer in a planar Schottky diode.     

法布里－珀罗干涉仪外腔半导体激光器的选模和锁模特性研究

报道了法布里－珀罗干涉仪用作半导体激光器外腔的选模原理和选模及锁模实验。通过压电陶瓷调节Ｆ－Ｐ干涉仪的间距，实现了半导体激光器本身的静态及动态单纵模运转，在调制频率为６５６ＭＨｚ的情况下，获得了近变换极限的外腔锁模高斯形超短脉冲，脉宽为１３ｐｓ，时间带宽乘积为０．４６。最后讨论了Ｆ－Ｐ干涉仪对半导体激光器的模式特性的影响。     

单频长基线激光干涉仪的在线稳定性监测方法

研究了一种长基线激光干涉仪的在线稳定性监测技术,可用于纳米量级的位移和振动测量。构建了一个臂长22m的激光干涉仪用于位移和振动测量。基于相位生成载波(PGC)解调技术,通过在相位调制载波中增加已知频率、固定幅值的指示信号,利用指示信号的幅度变化,实现激光干涉仪的工作状态监测,以及测量环境的变化与波动的指示。实验结果表明,加入已知幅度频率的指示信号可以实现激光干涉仪在线运行状态的监测。该方法的优点是没有增加硬件负载,可实现激光干涉仪的在线稳定性监测,简化了干涉仪调试过程,提高了运行效率。     

多波长掺镱光纤线形腔激光器的实验研究

利用两个光纤环镜作为线形腔的端镜,在其中一个环镜中加入腔长可调的F-P腔构成梳状滤波器,从而产生波长间隔可调的多波长激光振荡.实验结果表明,当波长间隔大于1.3nm时,器件可以产生室温下稳定的多波长激光.     

法布里-珀罗腔在可调谐CO_2激光器中的应用

锐度较高的法布里-珀罗腔可以用来选择CO_2激光谱线,锐度较低的法布里-珀罗腔可以用来扩展可调谐CO_2激光器的谱线范围,并提高它的输出功率。本文分析了NaCl法布里-珀罗窗与管轴垂直使用的可调谐CO_2激光器的运转特性。