瓦级输出全光纤结构2.0μm掺铥皮秒脉冲光纤激光器

研制了高功率全光纤结构2μm波段掺铥皮秒脉冲光纤激光器。该激光器采用了主振荡功率放大(MOPA)结构设计,种子源采用790nm的多模半导体激光器作为抽运源、双包层掺铥光纤作为激光增益介质、半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模器件,从而实现了重复频率为10.4MHz的皮秒激光脉冲输出,其最大平均输出功率为15mW。种子源经过一级掺铥光纤放大器后,获得了1.1W高平均功率输出,相应的单脉冲能量高达105nJ,激光脉冲宽度为9ps,峰值功率为11.6kW。此时测得激光脉冲的中心波长为1963nm,3dB光谱带宽为0.5nm。     

新功能半导体光电器件研制动向

在半导体光电器件发展的历程中,首先研制成了发光二极管,接着很快过渡到了半导体激光器。由于低损耗光纤的问世,集中力量研制出了室温连续工作半导体激光器和高速半导体光探测器。除了1微米波段半导体光探测器外,目前光通信对上述器件特性的要求,基本上都能满足。然而,并不只是通信才是利用光纤作传输线的光领域。能利用光的领域非常多。光探测器是光接收器件,半导体激光器是发射器件。除了利用光传输信息外,为了利用光作信息处理,希望研制出新功能半导体器件。本文首先介绍在现有光探测器和激光器的基础上,经过改进后制成的新型器件,接着讨论了有放大作用和双稳作用的器件及其发展动向。     

用于激光加工的激光器及其特点

激光最大的应用领域之一是材料加工，激光器已把自己确立为一种不可缺少的工业工具。ＣＯ２、Ｎｄ：ＹＡＧ和准分子激光器是当前用于材料加工的三种主要的激光器。半导体激光技术的迅速发展使得二极管激光器、二极管泵浦全固体化激光器、光纤激光器和超短脉冲激光器在工业应用中有了光明的前景。     

激光技术与应用

使用激光器的新式安全器件；激光晶体耦合技术的开发；中红外激光器在医疗中的应用；YVO4激光打标机的研制与应用；飞秒光纤激光器及其在微细加工中的应用……     

中国电子科技集团公司第十三研究所激光器产品推介

中国电子科技集团公司第十三研究所研发生产半导体激光器、固态激光器和光纤激光器三大系列激光器。半导体激光器以高功率为主要特点,在800~1 064 nm近红外波段,连续功率达到3 000 W,脉冲功率达到5 000 W,应用于固态激光器泵浦、光纤激光器泵浦、绿光激光器泵浦、红外照明、望远镜测距和汽车防撞等领域。固态激光器以小型化和输出连续功率为主要特点,在1 064 nm波段,输出功率为50~300 W,主要应用于激光打标、激光     

纯石英光纤实现4.8μm激光输出

<正>中红外波段光纤激光器在通信、遥感和光电对抗等诸多领域中具有重要的应用价值，是国内外激光领域的研究热点。基于软玻璃光纤的稀土掺杂型激光器一直以来都是实现中红外波段输出的有效手段。但受限于软玻璃光纤的制备工艺和有限的稀土离子种类，传统的实芯光纤激光器在波长拓展和功率提升方面遇到了瓶颈，实现4μm以上激光输出困难很大。空芯光纤气体激光器的出现为中红外波段输出的实现提供了一种新途径。2019年，国防科技大学基于充有CO₂气体的空芯光纤气体激光器获得了4.3μm波段的激光输出；2022年，国防科技大学进一步利用充有HBr气体的空芯光纤气体激光器实现了3.80～4.49μm波段宽调谐激光输出。     

中国电子科技集团公司第十三研究所激光器产品推介北大核心

中国电子科技集团公司第十三研究所研发生产半导体激光器、固态激光器和光纤激光器三大系列激光器。半导体激光器以高功率为主要特点,在800-1 064 nm近红外波段,连续功率达到3 000 W,脉冲功率达到5 000 W,应用于固态激光器泵浦、光纤激光器泵浦、绿光激光器泵浦、红外照明、望远镜测距和汽车防撞等领域。     

高性能单频光纤激光器研究进展:2017-2021（特邀）

单频光纤激光器以其独特的窄线宽、低噪声的激光特性,结合光纤系统高光束质量、高集成性以及免维护等应用优势,在冷原子物理、高分辨光谱分析、引力波探测以及远距离相干通信等前沿科学研究和应用领域具有广泛前景。伴随着光纤激光技术的快速发展,单频光纤激光器的性能在过去的二十年间得到了长足进步,单频光纤激光技术的基本体系逐渐建立。近年来,研究人员围绕高性能单频光纤激光器开展了一系列创新工作,在探索单频光纤激光的新机制、新结构,提升单频激光功率、压缩线宽、抑制噪声以及拓展工作波段等方面取得了不俗的研究成果。为此,笔者系统总结分析了近五年来高性能单频光纤激光器的研究进展,及时捕捉当前单频光纤激光领域研究趋势及所面临的新的发展瓶颈,并对单频光纤激光技术在新阶段的发展方向进行了展望。     

光纤激光器的应用

作为第三代激光技术的光纤激光器由于采用了双包层分叉光纤和高功率的多模半导体二极管，输出功率已经实现10000W，应用范围已突破狭窄的光纤通讯网络，在激光加工、激光医疗等行业得以日益广泛的应用。光纤激光器具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点，将对传统的激光行业产生巨大而积极的影响，从而改写光应用的历史篇章。     

2μm波段陶瓷激光器的进展

介绍了在2μm波段陶瓷激光器的实验研究进展,主要包括高功率、高效率的Tm:YAG陶瓷激光器,半导体直接泵浦的Ho:YAG陶瓷激光器和Tm光纤激光泵浦的Cr2+:ZnSe烧结成型的陶瓷激光器,这些激光器的输出涵盖了2~2.4μm波段。由于2μm波段的激光陶瓷具有较长的上能级寿命和相对较低的声子能量,不仅在连续波输出时,而且在脉冲输出时具有潜在的高转换效率。还讨论了2μm波段陶瓷的光谱特性,以及这些特性对于2μm波段激光输出性能的影响。     

激光器相位噪声对高速IM／DD光纤通信系统特性影响的研究

光源的光谱特性对高速光纤通信系统的传输特性有很大的影响，本文分析了半导体激光器的相位噪声（线宽）对高速光纤通信系统特性的影响，分析结果指出，在高速长距离ＩＭ／ＤＤ系统的设计与分析中必须考虑激光器线宽的影响，由于光纤的色散特性，激光器的相位噪声在接收端将转化为强度噪声，使光接收机的接收灵敏度产生恶化，并在ＢＥＲ－Ｐｒ曲线上表现出“饱和”现象（ｆｌｏｏｒ）。本文的实验结果验证了这一点     

二维大气无线光码分多址通信系统

在无线光通信系统中采用光码分多址(OCDMA)技术,可以充分利用其丰富带宽,提高系统性能。考虑背景光噪声、探测器噪声、多用户干扰和大气闪烁等影响因素,给出了二维无线光码分多址(2D-WOCDMA)系统模型,在该模型中采用了脉冲位置调制(PPM)和光纤布拉格光栅(FBG)编解码器。通过数值分析,详细讨论了该无线光通信系统的性能。结果表明,大气闪烁是影响二维无线光码分多址通信系统性能的重要因素,当其对数方差较大时,系统难以实现通信,需要采用诸如多用户检测、信道编码及阵列接收等技术提高系统的性能;二维无线光码分多址通信系统适合采用1550 nm波段;该通信系统还受背景光、雪崩光电二极管(APD)增益和调制消光比等因素的影响。     

Long distance fiber-optic transmission of C-band microwave signals to and from a satellite antenna

We demonstrate here the use of high-speed semiconductor lasers and detectors with low loss optical fiber for the transmission of the 500-MHz C-band microwave signal spectrum to and from a satellite antenna. The optical system has low attenuation and large band, width, so the microwave signals can be transmitted directly at the microwave frequency (4 or 6 GHz) over 20 km of fiber without regeneration or qualization. The optical system introduces ≈ 1 dB or less of degradation for both low spectral density QPSK signals and high spectral density FM video signals present in typical satellite transmission systems. For the video signals, the signal to noise after AM conversion was reduced from 56 to 55 dB. The microwave drive level to the laser must be significantly larger (typically > -10 dBm) than the intensity noise of the laser, yet small enough (typically < 10 dBm) to reduce the intermodulation distortion signals to an acceptable level. The laser bias current must be several times threshold so that the resonance frequency is beyond the frequency band of interest (4-6 GHz in this case). A flat modulation response is then obtained, and the intensity noise and intermodulation levels are low.     

Improved Automatic Filtered Power Control Pumping Method for Uniform Shortpass Band in Optical Fiber Communications

To form a low noise figure and uniform shortpass band in optical fiber communications an improved automatic filtered power control (AFPC) pumping method is proposed here. A modulated single laser signal was entered in a closed feedback loop, in which the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) was used as a part of the AFPC loop. Owing to the constant filtered signal and the quadrature phase shift delay inside the feedback loop, an optical pass band was uniformly formed. This EDFA attains high performance with a low noise figure simultaneously. The method was successfully applied to the fabrication of practical 12.0 m length of erbium-doped fiber pumped at 980 nm wavelength and 20 dBm power. Experiments prove that the signal gain of the loop remain flat in the range of 18.2 to 22.4 dB with a worst case error of ±0.5 dB and the noise figure was reduced by 2.2 dB at optimal, which correspond to a shortpass range of 40 nm band pass from 1525 nm to 1565 nm in wavelength. Of course, it should be possible to extent the system performance to all pumping configurations for semiconductor optical amplifiers. This provides the simplest and most economical way to transmit a well-defined band of modulated laser signal and to reject all other unwanted radiation.     

工作参数对激光诱导土壤等离子体光谱特性的影响

采用波长1064 nm的调Q脉冲Nd:YAG激光器和多通道小型光纤光栅光谱仪,搭建了一套激光诱导击穿光谱分析系统。选择土壤中常见元素AlⅡ(422.68 nm)作为分析线,详细研究激光能量和采样延迟对激光诱导土壤等离子体光谱特性的影响。在相同激光能量下,随着采样延迟时间增加时,信号强度、背景强度、噪声都将变小,而SNR则呈现先增大后减小的趋势;在相同采样延迟时间下,增加激光能量,信号强度、噪声也将增强,而背景强度和信噪比的变化则呈现先增加后减小的趋势。对于某一定的激光能量, 存在一个与之相对应最佳采样延迟时间,随着激光能量增加时,最佳延迟时间也会增大。综合考虑采样延迟时间和激光能量对激光诱导等离子体光谱信噪比的影响,给出了系统的最优化工作参数是激光能量120 mJ、最佳采样延迟时间1.5 μs。     

基于宽谱光源的光控微波延时技术

提出一种新型的基于宽谱光源和色散器件结合的光控波束形成网络(OCBFN)方案,与利用独立激光器的方案进行了比较,给出了该方案的工作原理和延时链路理论分析,并通过实验验证了该方案实现光控延时的可行性。实验中利用掺铒光纤放大器(EDFA)作为宽谱光源,10 km单模光纤(SMF)作为色散器件实现光路延时,可调谐光滤波器选择光路的工作波长,利用矢量网络分析仪产生微波信号并测量信号延时特性,在9.25~10.25 GHz微波频段中,实验测得的系统延时范围、延时精度及真延时特性(延时大小与微波信号频率无关)验证了基于宽谱光源的可调谐光控微波延时方案的可行性。     

一种便携式大气激光通信系统设计与实现

设计了一种以光纤技术为核心的大气激光通信系统,采用半导体激光器和PIN接收管收发合一的以太网端机和视、音频端机,并分别用光纤与光学天线连接,实现了端机与光学天线之间的软性连接,结合EDFA光纤放大技术实现对1550 nm半导体激光器的功率放大,使结构稳定可靠,安装调试方便,适于野外环境使用,通信距离可达2 km,传输带宽100 MBit/s,样机试验证明通信效果良好。     

Optical phase division multiplexing for local communicationsapplications

A local fiber bus system is described wherein many users sequentially phase-modulate the output of a single light source. Since the modulated signal has a constant envelope, optical amplifiers can be used to boost the signal power along the bus to a level sufficient for reliable detection. Also, since a single laser source is used, a higher quality device (for example, with small linewidth) is more readily affordable. This system is analyzed to determine the limits of performance due to noise. The analysis indicates that many wideband signals could be accommodated if noise sources only, rather than signal distortions caused by nonideal optical devices, were the limiting factor. For example, with optical amplifiers distributed along the bus, this system can support 1000 10-MHz users     

卫星激光通信中光纤放大器的应用研究

介绍了卫星激光通信的特点,通过计算分析,提出了用于卫星激光通信光发射系统的高功率光纤放大器、用于光接收系统的前置光纤放大器的性能参数。给出了高功率光纤放大器和低噪声前置光纤放大器的实验方案。     

1080nm,80W连续光纤激光器的小型化

为了得到1080 nm的小型化、高功率、连续型光纤激光器,以915 nm的半导体激光二极管(LD)作为泵浦源,由2个光纤光栅构成谐振腔;以12m掺镱双包层光纤作为增益介质,结合合束器、剥模器、准直器等光纤器件搭建了全光纤结构的激光器系统.当泵浦功率达到118 W时,实验得到了功率为80 W、光光转换效率为68％的连续且稳定的激光输出.将激光器系统组装到自行设计的紧凑型长方体铝制外壳内,光纤激光器总重量小于1.8 kg,体积为200 mm×160 mmx40 mm,能够稳定工作在-40～50℃环境下.