级联复合腔对光纤激光模式的抑制影响

提出了一种复合腔结构的稳定单纵模(SLM)掺铒光纤激光器,其复合腔结构由主环形有源腔和两个次级无源腔组成。在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模,用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声,用光纤光栅作为波长选择器件,最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。在整个波长调节范围内边模抑制比大于50dB,当泵浦功率为80mW时,掺铒光纤激光器输出功率为20.51mW,激光器的输出很稳定,在25min的观察时间内,输出功率的变化小于0.02%,实现了稳定的激光功率输出。     

一种新型结构的单纵模光纤激光器

单纵模掺铒光纤激光器在光通信和光传感等方面有着广泛的应用前景。设计了一种新型的光纤激光器，在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模，用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声，用光纤光栅作为波长选择器件，最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。使用零拍法测量其线宽小于频谱仪的低频极限5kHz。实验结果证明了可饱和吸收体和光纤环的功能。     

超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器(BEFL),腔长仅为10m。该BEFL以4m长的普通掺铒光纤(EDF)为激光增益介质,腔外布里渊抽运光和980nm抽运光的注入在掺铒光纤中,分别引入非线性布里渊增益和线性掺铒光纤放大器(EDFA)增益。实验结果表明,BEFL工作在单纵模状态,输出信噪比高(>40dB),抽运阈值低(～20mW),输出功率大(>10mW),且布里渊抽运光不仅决定BEFL的输出波长,更对其抽运阈值和出光功率有重要影响。     

单纵模波长可开关的环形腔光纤激光器

提出并实现了一种单纵模窄线宽输出、波长可开关的光纤激光器.该激光器采用环形腔结构,利用一段未抽运的掺铒光纤(EDF)的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转与窄线宽输出;同时利用1×2光开关和2个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现2个输出波长的可开关功能.在17.5 dBm的掺铒光纤放大器(EDFA)输出功率下,获得了2.5 dBm峰值功率,3 kHz线宽的单纵模激光输出;并且输出光的波长在控制电压的作用下可在1545.2 nm和1556.4 nm两个波长之间任意选择.     

可调谐单纵模光纤激光器模式特性研究

为了实现光纤激光的单纵模,提出了一种环形腔结构,采用可调谐光纤Bragg光栅(FBG)作为波长选择器件,与2 m未抽运掺Er光纤(EDF)产生驻波饱和效应,在1.55 μm波长处形成42 nm激光输出,输出功率大于3.5 dBm,功率稳定性优于±0.005 dB.扫描Fabry-Porot(F-P)干涉仪观测到2个正交的偏振模,在环形腔内加入偏振器后可抑制强度较低的偏振模式,测量到清晰的单纵模激光,纵模线宽为20 MHz.由于饱和吸收效应,导致了激光输出斜率曲线表现出光学双稳态现象.     

单纵模、波长可开关的线性腔光纤激光器

提出并实现了一种单纵模输出、波长可开关的光纤激光器.该激光器采用线性法布里-珀罗(F-P)腔结构,利用980 nm抽运的掺铒光纤(EDF)作为增益介质,并且通过腔内另一段未抽运的掺铒光纤的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转;同时利用1×N光开关和N个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现N个输出波长的可开关功能.在90 mw的抽运功率下,获得了-0.5 dBm峰值功率,3.6 kHz线宽的单纵模激光输出;输出光的波长在控制电压的作用下可在1574.6 nm,1579.7 nm,1584.8 nm和1589.9 nm四个波长之间任意选择.     

双波长环形腔掺铒光纤激光器输出的稳定性

使用掺铒光纤平均反转粒子数模型推导了双波长激光器平衡振荡需满足的条件,并据此设计实验系统,对抽运功率、模式损耗以及波长间隔对输出功率的影响进行了实验研究.结果表明,可通过调节腔内损耗谱实现掺铒光纤环形腔内多波长激光输出,双模平衡振荡条件在远离阈值点情况下成立;可变衰减器的稳定性对双波长平衡的影响极大,允许的偏离值小于0.4 dB;而起振波长的偏离对双波长平衡的影响较小,大于1 nm的波长偏离才会导致平衡破坏;掺铒光纤的非均匀加宽效应允许平衡时损耗在一定范围内波动,这有助于提高激光器的输出稳定性,30 min内1546 nm和1556 nm双波长的功率波动小于0.5 dB.     

一种可调谐的多波长布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器结构。利用由光环行器构成的光纤环形镜和环形腔,形成双向反馈结构,可以有效降低布里渊阈值。该激光器实现了在1513～1578nm之间超过65nm范围可调谐的激光输出。当布里渊抽运功率为15dBm(32mW),980nm抽运功率为23dBm(200mW)时获得了波长间隔为0.08nm的11个波长的激光输出。     

非线性放大复合环形镜及被动锁模掺铒光纤激光器的研究

提出采用两个光纤耦合器构成具有复合环的非线性放大环形镜。分析表明，改变构成非线性放大复合环形镜的光纤耦合器的耦合系数可以改变非线性复合光纤环形镜的非线性传输特性，调节非线性光反射和透射率。采用非线性放大复合环形镜与半导体饱和吸收体组成复合腔掺铒光纤激光器，获得了十分稳定的被动锁模脉冲输出，得到了重复频率为２４８ＭＨｚ的谐频锁模脉冲序列。实验表明，采用非线性放大复合环形镜构成复合腔光纤激光器，有可能获得高重复频率的锁模脉冲。     

掺铒光纤环形激光器输出波长的研究

为了得到掺铒光纤环形激光器的激光运行波长与掺铒光纤长度和耦合比之间对应关系,基于3能级的速率方程采用解析方法进行了理论分析,并通过实验给予验证,分别取得了激光运行波长随掺铒光纤长度和耦合器耦合比变化的数据。结果表明,随着光纤长度的增加,激光的输出波长往长波方向移动,输出波长为1563nm 时输出功率最大,掺铒光纤最佳长度大约为11.5m,耦合比越大,激光的输出波长越短。这一结果对改变耦合比进行光纤激光器激光波长调谐的设计有很大帮助。     

环形腔掺铒光纤激光器的理论研究

从基本激光理论出发,建立了掺铒光纤激光器的传播方程.掺铒光纤在1550 nm波长处具有很高的增益,正对应低损耗通信窗口,具有潜在的应用价值,抽运光模强度分布与纤芯铒离子分布的重叠积分因子是对激光器非常重要的参数,将对光纤的模式进行分析,根据各个模式的模场来判断该模式是否与纤芯铒离子分布有重叠,研究了与介质吸收截面有关的重霍积分的影响因素;对放大自发辐射(ASE)噪声特性进行理论分析,给出增益、阈值功率和斜率效率等的解析形式,建立输出特性计算模型.针对这种环形腔掺铒光纤激光器,编写专门的计算程序,在输出特性等方面进行理论计算仿真,对该结构布局所带来的影响进行详细分析讨论.     

一种实用化的高功率低噪声波长连续可调光纤激光器

报道了一种基于光纤光栅 (FBG)的高功率可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器由 980nm激光二极管(LD)抽运 ,在 15 6 2nm波段获得了线宽小于 0 0 4nm的激光输出 ,调谐范围可达 4 6nm ,输出波长复现性误差小于 0 0 8nm。由于铒光纤选择了最佳长度 ,并在光纤环路中引入两个隔离器抑制噪声 ,提高了信噪比 ,激光器输出的最大功率可达 4 2 8mW ,此时功率稳定性为± 0 0 3dB ,斜率效率为 7 3%。     

2μm全光纤结构铥钬共掺光纤激光器

为了实现高效、全光纤化的2μm激光输出,采用中心波长为1569nm附近的级联双包层铒镱共掺光纤放大器来抽运铥钬共掺单模光纤、1550nm/2000nm波分复用器、光纤耦合器构成的环形腔全光纤激光器。当915nm LD抽运驱动电流为6.9A时,获得的最大输出激光功率为57.23mW,斜率效率约为12%,线宽约为4.5nm,阈值抽运功率约为180mW。结果表明,该光纤激光器性能可靠,其在光纤传感、激光医疗等领域将有巨大应用前景。     

单纵模多环形腔掺铒光纤激光器及其稳定性

介绍了一种多环形腔结构(MRC)的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器(EDFL).这种激光器通过在主环形腔中插入充当模式滤波器的三个长度不等的无源次级环形腔,并结合腔内光纤布拉格光栅(FBG)形成多环形腔掺铒光纤激光器结构,多环形谐振腔可保证激光器的单纵模输出。讨论了使激光器运行在单纵模状态的谐振腔理论。同时,为了提高系统输出的频率稳定性,采用外光注入方法有效地抑制了模式跳变和拍噪声,改善了输出谱特性。实验得到在1550.225nm处输出功率约3.6dBm,信噪比(SNR)>35dB的单纵模输出光,且测得线宽小于500Hz.     

基于氧化石墨烯被动锁模的窄线宽皮秒脉冲掺铒光纤激光器

报道了用氧化石墨烯作为可饱和吸收体的全光纤结构皮秒脉冲掺铒光纤激光器。该激光器的线形谐振腔由窄带的光纤布拉格光栅和氧化石墨烯可饱和吸收镜构成。当抽运功率为22mW时,实现了稳定的重复频率为5.82MHz的锁模激光脉冲输出,脉宽为87ps,光谱中心波长为1549.3nm,3dB谱宽为0.06nm,信噪比为66dB。     

工作在L-波段的可调谐环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种波长调谐范围达 4 5nm的L 波段环形腔掺铒光纤激光器。利用偏振调谐的方法 ,可以使该激光器的工作波长在 15 6 0nm到 16 0 5nm范围内调谐 ,调谐范围几乎覆盖了整个L 波段。环形腔内用两段铒光纤作为增益介质 ,采用二次抽运方式 ,由一 980nm激光器抽运其中一段铒光纤产生的放大自发辐射作二次抽运源 ,再对腔内的两段铒光纤进行抽运 ,使它们的增益谱位移到L 波段 ,获得稳定的激光输出。实验中还对环形腔输出耦合器的输出耦合比对激光功率的影响作了研究     

稳定单纵模运转的低噪声环形复合腔光纤激光器

报道一种可实现稳定单纵模运转的低噪声环形复合腔掺铒光纤激光器。利用保偏光纤抗外界扰动能力强的特性,精细地优化复合腔参数以拓宽有效纵模间隔。对经隔震绝热封装后的激光器采取温度补偿,可对复合腔自由光谱范围(FSR)进行微调,使得复合腔激光器可更精准地运用Vernier效应来有效抑制跳模,进而该激光器可实现14 h以上无跳模的稳定单纵模连续运转,输出激光的信噪比高达80 dB,线宽窄至400 Hz。此外,还首次测量了环形复合腔掺铒光纤激光器在自由运转下宽频段内强度噪声和频率噪声特性,测量结果表明,该激光器在1 mHz～1 MHz宽频段内的强度噪声和频率噪声低,在1 mHz～10 Hz频段,强度噪声和频率噪声均优于典型分布Bragg反射(DBR)光纤激光器的噪声水平,且弛豫振荡频率也更低。     

采用可调Mach-Zehnder滤波的波长可切换掺铒光纤激光器

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马赫-曾德（M-Z）结构和光纤光栅串结合的掺铒光纤激光器,在M-Z干涉结构的一个干涉臂中加入光学延迟线（ODL）,实现对干涉间隔的灵活可调。系统结构设计采用976 nm波长的LD作为泵浦源,长度为6 m的掺铒光纤作为增益介质;采用光栅串将特定波长的光反射回环形腔形成振荡;采用M-Z结构产生梳状滤波用来对光栅串反射回的光进行选择;通过调节ODL来改变腔内损耗,进而实现激光的可调谐输出,并通过在系统中加入可饱和吸收体（SA）和子腔结构来抑制波长的跳变。实验中,在泵浦功率为100 mW时,实现了单波长双波长和三波长的稳定的激光输出。单波长共输出13个,调谐范围为1 570~1 596 nm,调谐间隔为2 nm,边模抑制比均大于50 dB。     

采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器

提出了一种采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔激光器,该激光器采用环形腔结构,两个耦合比为30:70的耦合器和一段2 m长的未泵浦掺铒光纤构成F-P光纤环滤波器,F-P光纤环滤波器产生的梳状谱,可以增大激光模式之间的自由光谱范围（FSR）,在一定程度上减小跳模现象的发生,有利于模式的稳定。研究表明,通过对掺铒光纤的优化和耦合器的选择可以提高F-P光纤环滤波器的精细度,而F-P光纤环中的未泵浦掺铒光纤起到饱和吸收体的作用,使输出激光的线宽得到有效压缩。将保偏光纤光栅和F-P光纤环滤波器共同应用于环形腔掺铒光纤激光器,在室温下得到了3 dB线宽均小于0.07 nm（实验室光谱仪最小分辨率）的窄线宽双波长输出。在2 h的观测时间内,最大峰值功率波动小于0.4 dB,具有良好的稳定性。     

基于飞秒激光直写FBG的C+L波段掺铒光纤激光器

提出并设计了一种基于飞秒激光直写制备光纤布拉格光栅阵列的C+L波段掺铒光纤激光器,实现了波长可切换的单波长及双波长激光输出。采用飞秒激光透过聚酰亚胺光纤保护层在纤芯直写的方法,分别实现周期为538、542、547 nm的光纤布拉格光栅刻写,单个光栅栅区长度3 000 m。作为选频器件的光栅阵列反射波长分别为1 555.5、1 569.6、1 583.8 nm;选用长度为3 m的C波段和10 m的L波段掺铒光纤组合作为激光器增益介质,结合泵浦源、光纤布拉格光栅偏振控制器及宽带全反镜构成线形腔结构光纤激光器。实验结果表明:激光器工作阈值为35 mW,通过调节偏振控制器能够实现1 555.4、1 569、1 583.2 nm单波长激光可切换输出,激光3 dB线宽0.05 nm,边模抑制比大于35 dB;实验中分别对单波长激光的光谱稳定性进行了测试,10 min内最大功率波动小于0.98 dB;通过调节偏振控制器可分别实现1 569、1 583.2 nm以及1 555.4、1 569 nm双波长激光同时输出,在10 min监测时间内,输出激光功率变化分别小于1.14 dB和4.48 dB。