掺Yb~(3+)光纤环形腔与直腔激光器的比较研究

对带尾纤半导体激光器 (LD)抽运的掺Yb3 + 光纤环形腔与直腔激光器进行了比较研究。改变腔结构 ,则激光输出波长改变。环形腔激光器具有较低的腔损耗及阈值 ,而直腔激光器输出激光则有更窄的光谱半功率宽度(FWHM )。     

偏振态稳定型光纤激光器的仿真与实验

提出了一种以价格较为经济的非保偏掺铒光纤作为增益介质的新型结构的Sigma谐振腔光纤激光器.使用Jones矩阵对该光纤激光器的偏振特性进行了分析,并在不同温度条件下进行了实验的验证.实验表明Sigma腔光纤激光器能够提供偏振状态稳定的输出光,因而可应用于光网络测量系统和光纤传感等领域.     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

光纤激光器光场谐振中的附加相移

一、引言 光纤激光器作为一种新型激光器或有源光纤器件为国内外研究者所注目。自80年代以来,从光纤激光器的激活介质到工作形式都有较大的发展。但所研究的激光器一般分为两类:掺杂晶体光纤激光器和掺杂玻璃光纤激光器。谐振腔的形式既有在光纤端面镀反射膜的封闭腔式,也有将光纤置于通常谐振腔的外腔式。光纤激光器与普通激光器的不同点在于:光场在腔内不仅受到反射镜的限制,还受到光纤波导的约束。本文从光纤激光器光场谐振条件出发,提出了光纤激光器中存在光场谐振中的附加相移,并导出了谐振频率与光纤波导参数的关系。     

全光纤型Er/Yb共掺光纤短腔激光器

报道了一种高输出功率、高斜率效率的短腔ErYb共掺杂光纤激光器。激光谐振腔由一段ErYb共掺杂单模光纤与一对布拉格反射波长相同的光纤布拉格光栅(FBG)组成。反射率为60%的光纤光栅用作光纤激光器谐振腔的输出,3dB带宽为016nm。反射率为99%的光纤光栅作为高宽带反射腔镜,同时作为抽运光输入端,3dB带宽102nm。以980nm激光二极管(LD)作抽运源进行实验。使用不同的抽运功率分别测量不同长度的ErYb共掺杂光纤,优化光纤激光器谐振腔得到的最佳长度仅为13cm。即选用13cmErYb共掺杂光纤作为增益介质来制作短腔ErYb光纤光栅激光器,最大输出功率可达11mW,输出功率稳定性<±001dB,抽运阈值功率为35mW,斜率效率为153%,测量其15522nm激光的输出光谱,25dB线宽为03nm,边模抑制比>60dB,波长稳定性为005nm。可用于密集波分复用(DWDM)系统。     

基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器

理论分析了线型腔双包层光纤激光器的输出特性,包括光纤长度、光纤损耗及后腔镜反射率对激光输出功率和阈值泵浦功率的影响.设计了基于光纤光栅谐振腔的双包层光纤激光器,采用锥度光纤实现了泵浦模块与双包层光纤之间的低损耗连接,实现了全光纤化的掺Yb3 双包层光纤激光器,其阈值泵浦功率为300 mW,在泵浦入纤功率为17 W时达到了10.5 W的最大激光输出功率,斜率效率为62%.     

呼吸脉冲锁模的光子晶体光纤飞秒激光器

报道了一种掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)飞秒激光器。作为增益介质的光子晶体光纤的单模场面积比传统光纤高一个数量级,有效地降低了非线性系数,使激光器获得高能量输出。激光器基于线形腔结构,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模。光纤激光器利用光栅对进行腔内色散补偿,使其运转在呼吸脉冲锁模状态,即在谐振腔的零色散点附近实现锁模。当腔内净色散呈反常色散时,激光器获得了平均功率为400mW,重复频率为47MHz(对应于8.5nJ的单脉冲能量),脉冲宽度为500fs的稳定的锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲压缩至98fs。当腔内净色散呈正常色散时,激光器输出的单脉冲能量为10.6nJ,脉冲宽度为1.76ps,经腔外色散补偿,脉冲压缩至160fs。     

低掺杂铒纤上分布反馈布拉格光纤激光器的制作

采用准分子激光器成功地在低掺杂普通铒纤上制作出5 cm的光纤光栅分布反馈布拉格(DFB)激光器,铒纤的峰值吸收率为5 dB/m,在100 mW,980 nm抽运光条件下,光纤激光器的输出功率为50μW,边模抑制比为50 dB。使用耦合模理论分析了一段5 cm带相移的分布反馈布拉格光纤激光器输出光强同腔内损耗及相移量的关系,计算结果表明,光纤腔内的损耗对激光器的输出具有非常重要的影响,大的损耗对应获得最大功率的光栅耦合强度相应减小,因此,在低掺杂铒纤上制作分布反馈布拉格激光器必须正确估计光纤激光器的腔内损耗,选择合适的光栅耦合强度,可以获得较大的输出功率。     

A unidirectional Er3+-doped fiber ring laser withoutisolator

An Er³⁺-doped fiber ring laser with unidirectional operation without optical isolator has been investigated for different cavity conditions. The fiber ring laser cavity is built in such a way that the optical fields propagating in the two directions suffer different losses. As a consequence, the laser oscillation appears in a quasi-unidirectional form. By incorporating a fiber pigtailed bandpass filter to enhance mode competition, a purely unidirectional tunable fiber ring laser is obtained with high efficiency and broad tunability     

全光纤化自脉冲抑制的连续稳定运转掺镱光纤激光器

光纤中的非线性效应是限制高功率 光纤激光器发展的重要因素。通过抑制激光器时域的不稳定性(自 脉冲现象),可以提升非线性效应的阈值。基于全光纤化的谐振 腔引入了简单的光纤珐珀腔,使噪声抖动降至原先的1/3,并实现了自脉冲 抑制的稳定的连续激光输出。这种简单的腔结构保持了较高的 斜率效率(76.5%),实现了高功率的激光输出(48.7 W泵浦光产 生36.5 W激光)。这种腔结构中的全光纤化谐振腔不仅可以用作稳定的 连续激光运转激光器,而且还可以用作更高功率光纤放大器的种子,用于限 制非线性效应的产生。     

Tunable picosecond frequency-shifted feedback fiber laser at 1550 nm

A novel frequency-shifted feedback (FSF) fiber laser cavity is proposed and experimentally verified. The laser generates stable mode-locked pulses of <2 ps, mainly limited due to chirp induced by the frequency-shifting element (i.e., the acoustooptic modulator) on the pulses. Fourier transform-limited subpicosecond pulses were obtained by compensating this excess chirp using a piece of single-mode fiber SMF-28 outside the laser cavity. The unique cavity design also allow us to tune the pulse wavelength throughout the Er-gain band and the ability of the laser to self-start gives us the opportunity to characterize transient behavior of mode-locked pulses in an FSF fiber laser cavity.     

Simultaneous Switching of the Q -Value and Operation Wavelength in an Erbium-Doped Fiber Laser

We report a pulsed erbium-doped fiber laser with simultaneous switching of the laser cavity Q-value and generation wavelength. The laser generates a train of short pulses with adjacent pulses alternately being on one of two fixed wavelengths. This regime is realized at periodical modulation of physical length of overwritten fiber Bragg gratings composing the laser cavity     

基于游标原理的可调谐分布反射全光纤激光器

报道了一种新型全光纤离散可调谐分布反射(DBR)光纤激光器。光纤激光器为短腔结构,其有源区采用Er-Yb共掺单模光纤,有源光纤长度为6 cm。激光器采用两组级联光纤布拉格光栅(FBG)为反射腔镜,前腔镜各级联光纤布拉格光栅的布拉格波长间隔为1 nm,后腔镜为0.8 nm,利用游标原理,通过对前腔镜级联光纤布拉格光栅进行机械调谐,使前后腔镜各反射波长分别对准,实现了四个固定波长间隔为0.8 nm的离散调谐。这种光纤激光器具有波长调节准确,调谐速度快,成本低的优点,可用于作为多波长光纤传输系统的发射光源或系统检测光源,进一步增加级联光栅的组数可实现更大调谐范围。     

基于啁啾光纤光栅的五波长掺铒光纤激光器

提出并实验验证了一种新型的基于啁啾光纤光栅的全光纤的可切换的五波长掺铒光纤激光器,该激光器采用简洁的线性腔结构,使用一段高掺铒的光纤作为增益介质,利用一个内含宽带啁啾光纤光栅的萨格纳克环作为激光器的谐振腔腔镜,担当了一个梳状滤波器的作用,另一个腔镜由一个宽带光纤反射镜担当,适当调整环中的偏振控制器,可以获得最多五波长的激光输出,并具有4种不同的激光输出模式,所有激发线均具有大于32 dB的光学信噪比,小于0.6 nm的线宽以及小于8 dB的峰值功率差异。     

基于光纤环形激光器的传感技术研究与应用

基于光纤环形激光器的新一代光纤传感系统通过解调激光波长偏移来检测外界参量变化,得利于激光光谱窄线宽及高信噪比的特性,可实现高分辨率、高灵敏度、大动态范围的传感监测。文章介绍了包括基于光纤光栅、迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗腔、萨格奈克环以及马赫-曾德尔干涉仪等多种结构的光纤传感器工作原理,以及进一步构成光纤环形激光传感器的特性和多种应用案例,并对未来该领域的关键技术发展进行了分析。     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

Stability and compression of pulses in the soliton laser

We present a theory of the soliton laser which examines how an external optical fiber enables a laser to produce shorter pulses than it could produce alone. We begin by discussing a phenomenological laser model which shows how the lower limit to the mode-locked pulse width can arise. This model is coupled to an external optical fiber cavity, into which a part of the output beam is launched. The returning pulse from the fiber cavity is then mixed with a circulating pulse in the laser at the output mirror. We have found stable solutions which are nearly periodic in the external cavity. We also find more than one solution for a given set of model parameters, depending on the initial conditions. The radiation (non-soliton) part of the propagation in the optical fiber cannot be ignored. It acts as a buffer between the tendency of the fiber to produce solitons, and the fact that a pure soliton is not an exact fixed point of the laser model.     

光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取

为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度,挑选出最优的理论模型,采用数值计算的方法进行模拟仿真,得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明,在采用切趾光纤Bragg光栅,特别是切趾深度较大的情况下,采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。     

泵浦波长对掺Yb3+双包层光纤激光器的影响

通过求解速率方程，得到了线形腔掺Yb^3 双包层光纤激光器输出光功率、泵浦阈值、斜率效率的表达式，分析了泵浦波长对激光器性能的影响。采用线形腔结构，研制了掺Yb^3 双包层光纤激光器，用不同波长的半导体激光器列阵做泵浦源进行了实验研究，理论与实验基本吻合。     

An Ultralow Noise and Narrow Linewidth λ/4-Shifted DFB Er-Doped Fiber Laser With a Ring Cavity Configuration

We report a polarization-maintaining lambda/4-shifted distributed feedback (DFB) Er-doped fiber laser with a ring cavity configuration. The ring cavity suppressed the self-pulsation of the stand-alone Er-doped DFB fiber laser. The laser with a 57-m-long ring cavity achieved single-longitudinal-mode operation, a linewidth as narrow as 6 kHz, and relaxation-oscillation-free noise characteristics.