利用非线性偏振旋转锁模技术产生0.7nJ,1.5ps光脉冲

为了研究锁模光纤激光器以增益平坦型掺铒光纤放大器作为增益介质对输出特性的影响,采用增益平坦型掺铒光纤放大器结合光纤偏振控制器、偏振相关光隔离器组成锁模光纤激光器,基于非线性偏振旋转锁模技术,实现稳定、自起振锁模运转,得到了中心波长1560nm、重复频率6.495MHz、单脉冲能量0.7nJ、脉宽1.5ps的超短光脉冲。同时实验观察到峰值波长为1557nm和1570nm的双峰值波长锁模脉冲的产生。结果表明,采用增益平坦型掺铒光纤放大器替代普通掺铒光纤组成锁模光纤激光器,可获得较高单脉冲能量的超短光脉冲,锁模脉冲的输出光谱可能出现双峰结构,从而可为超短脉冲光纤激光器设计及实用化提供参考。     

基于增益开关技术的全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器

工作在2μm波段的脉冲掺铥光纤激光器,可望在遥感探测、相干雷达、空间光通信、激光医疗和特种材料加工等领域获得重要应用。目前,利用波长在1.55μm附近的脉冲掺铒光纤激光器作泵浦源的增益开关掺铥光纤激光器是实现全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器的理想方式之一。采用实验研发的纳秒脉冲掺铒激光器作种子源,研制了全光纤MOPA(masteroscillator power amplifier)结构的纳秒脉冲掺铒光纤激光器,输出波长1 547 nm,脉冲频率100 kHz,脉冲宽度50 ns,平均功率1 W,单脉冲能量10μJ。使用该脉冲掺铒光纤激光器抽运掺铥光纤,实现了波长1 963 nm的增益开关脉冲激光输出。该掺铥光纤激光器为全光纤结构,重复频率100 kHz,最小脉宽47 ns,最大单脉冲能量100 nJ。激光输出稳定可靠,更高的单脉冲能量,平均功率和峰值功率可由进一步级联光纤放大器实现。     

偏振控制C波段波长可调谐掺铒光纤激光器

报道了一种结构简单的波长可调谐掺铒光纤激光器。该光纤激光器由增益平坦型掺铒光纤放大器(EDFA)、偏振相关光隔离器、光纤偏振控制器及输出耦合器组成。利用光纤偏振控制器和偏振相关光隔离器作为波长调谐器件,实现了光纤激光器的波长可调谐输出及双波长输出。利用琼斯矩阵理论分析了光纤激光器腔内不同波长的损耗与偏振控制器状态的关系,指出通过调节光纤偏振控制器,光纤激光器可以实现波长可调谐输出,同时阐述了光纤激光器双波长输出的机制。实验上获得了中心波长在1542~1564nm连续可调,平均功率大于2.6mW,边模抑制比大于35dB的连续激光输出。同时获得了波长为1549nm和1564nm的双波长连续激光输出。     

基于混合锁模的铥钬共掺光纤激光器研究

报道了一种基于非线性放大环镜和二硒化钼可饱和吸收体的混合锁模光纤激光器.该激光器采用双环形结构,以铥钬共掺光纤作为增益光纤.通过优化泵浦功率和偏振态,实验获得了调Q锁模脉冲、单脉冲、2～5多脉冲、脉冲束及脉冲束的2～4次谐波等5种输出状态.相比于单一锁模方式,混合锁模方式不但能使激光器实现自启动锁模,而且还能丰富其脉冲动力学状态.     

非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型

利用二能级Giles模型来计算掺铒光纤增益,并通过琼斯矩阵描述偏振控制器,提出了一种基于非线性薛定谔方程的非线性偏振旋转锁模光纤激光器的数值模型。该模型具有物理意义更加清晰、便于分析泵浦功率对锁模影响的优点。采用1.0 m长的掺铒光纤、5.8 m长的单模光纤和85:15的输出耦合器,当泵浦功率为25 mW时数值计算得到均方根宽度为0.30 ps的超短脉冲。研究了泵浦功率对锁模脉冲波形和光谱的影响,并讨论了泵浦功率与掺铒光纤中增益分布的关系。通过实验得到了锁模脉冲,其光谱形状与仿真得到的结果相似。测量了不同泵浦功率下脉冲的平均功率,变化趋势也与理论值吻合。     

亚皮秒L波段掺铒全光纤锁模激光器

报道了一种L波段的高功率亚皮秒掺铒光纤激光器。在全光纤环形腔内熔接2个偏振控制器(PC)和偏振相关的光隔离器(ISO),基于非线性偏振旋转锁模原理实现了全光纤结构锁模激光脉冲输出。输出激光的中心波长为1603nm,脉冲重复频率为37.8 MHz,单脉冲能量为4nJ,平均输出激光功率为152mW。对此全光纤锁模激光器进行合理的色散控制,可得到脉冲宽度为370fs的锁模激光输出。实验中使用高掺杂浓度的掺铒光纤,有效减少了其使用长度,提高了抽运转换效率,实现了结构简单紧凑、性能稳定可靠的L波段亚皮秒光纤激光器。     

腔内泵浦的自持脉冲掺铒光纤激光器

提出了一种结构新颖的腔内泵浦的自持脉冲掺铒光纤激光器。在连续的较低的功率泵浦下，实现了激光器的单倍和双倍周期的自持脉冲输出。实验结果表明，腔内两正交偏振激光场瞬态损耗的差异是导致这种非线性动力学现象的主要机制。     

分布反馈光纤激光器模式特性分析

根据耦合波理论,在分析分布反馈(DFB)光纤激光器纵模特性的基础上,着重阐述其偏振特性。另外给出了偏振态同耦合系数和双偏振态相移量差的关系。理论分析结果表明,当分布反馈光纤激光器输出为0阶模时,输出激光的偏振状态由耦合系数和双偏振态的相移量差共同决定,即在耦合系数一定的情况下,通过增加双偏振态相移量的差,或在双偏振态相移量差一定的情况下,通过减小耦合系数,可以实现单偏振输出。实验中在经载氢处理的掺铒光纤上制作分布反馈光纤激光器,由于耦合系数较大和双折射效应过小,输出为双偏振态。     

非线性光纤环形镜掺铒光纤激光器的实验研究

为了研究掺铒光纤激光器超短脉冲的产生,采用增益平坦型掺铒光纤放大器、两个偏振控制器以及3个耦合器,利用非线性光纤环形镜加成脉冲锁模技术,通过改变偏振控制器的方向,获得最大输出功率为0.6mW的脉冲输出,对应的光谱宽度9nm、中心波长1561nm、脉冲宽度434ps、脉冲的重复频率为1.1MHz.该脉冲经过掺铒光纤放大器放大后,最大输出功率为10.8mW.放大后锁模脉冲的中心波长保持不变、光谱带宽稍有变窄、输出功率明显增大、脉冲宽度展宽为495ps.实验结果表明,采用商用的掺铒光纤放大器可实现结构简单、调节方便的掺铒光纤激光器超短脉冲输出,且掺铒光纤激光器可以实现自启动,并长时间稳定锁模工作.     

偏振可控制的单频DBR光纤激光器

利用直接写在掺铒光纤上的一对光栅提供光反馈构成谐振腔,研制出了DBR光纤激光器;采用偏振控制器调节输出光的偏振态,分别观察到了与2个光栅Bragg波长对应的单频激光输出.泵浦功率68.8mW时得到了4.3mW的激光输出.对其调制特性进行了研究.     

High Fundamental Repetition Rate Fiber Lasers Operated in Strong Normal Dispersion Regime

We demonstrate a high fundamental repetition rate erbium-doped fiber ring laser operated in strong normal dispersion regime passively mode-locked by the nonlinear polarization rotation technique. A novel scheme of using a polarization beam splitter as both the pump input coupler and the fiber laser output coupler is employed to increase the repetition rate of the fiber laser. Gain-guided solitons with a fundamental repetition rate of 234 MHz and 1.11-ps pulsewidth are achieved from the ring laser cavity.      

单FBG双波长掺铒光纤激光器的设计与实验研究

为给密集波分复用(DWDM)光纤通信及光纤传感系统提供理想光源,设计了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器。该激光器采用单支光纤光栅(FBG)和2个3dB耦合器构成可调谐光滤波器,结合多模光纤的偏振烧孔效应,通过改变系统的偏振态来获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明:改变系统的偏振态时,可分别获得单波长和双波长激光输出,双波长光纤激光器的最大波长差为4.692nm。引入多模光纤后,激光跳模现象得到明显抑制。     

Experimental optimization of an erbium-doped super-fluorescent fiber source for fiber optic gyroscopes

Double-pass forward and double-pass backward erbium-doped super-fluorescent fiber sources(EDSFSs) were combined in one configuration.A 980 nm laser diode pumped the same erbium-doped fiber from both directions using a coupler as a power splitter.The double-pass configuration was achieved by coating the fiber end face.Firstly,an optimal fiber length was found to obtain a high stability of output light wavelength with pump power, and then 1530/1550 nm wavelength division multiplexing was used for spectrum planarization,which expanded the bandwidth to more than 22 nm.The final step was a test of temperature stability.The results show that the rate of the central wavelength change kept to below 3.5 ppm/℃in the range of -40 to 60℃and 1-2 ppm/℃in the range of 20-30℃.Considering all the three factors of the fiber optic gyro applications,we selected 80 mA as the pump current,in which case the central wavelength temperature instability was calculated as 2.70 ppm/℃, 3 dB bandwidth 22.85 nm,spectral flatness 0.2 dB,output power 5.17 mW and power efficiency up to 9.92%.This experimental result has a significant reference value to the selection of devices and proper design of ED-SFSs for the application of high-precision fiber optic gyroscopes.     

全保偏非线性偏振环形镜锁模掺铒光纤激光器

研究了基于非线性偏振环形镜锁模的全保偏光纤激光器锁模机制。在非线性偏振环形镜中,用偏振分束器取代传统的非线性放大环形镜锁模激光器中的光纤耦合器,并辅以非互易性元件和增益光纤,作为全保偏光纤激光器中实现稳定锁模的核心器件。构建了一台基于非线性偏振环形镜的掺铒光纤锁模激光振荡器,实现了重复频率75 MHz,时域脉冲宽度141 fs,总输出功率约30 mW的稳定锁模脉冲序列输出。该激光器具有双向输出,且通过调节腔内波片可调节输出功率。此外,对激光器输出功率和重复频率的稳定性进行了评价,在自由运转情况下,1 h内输出脉冲序列的平均功率波动小于0.05%,重复频率的1 s相对稳定度为2.010-8。该结构的全保偏光纤激光器可开机自启动锁模,且环境稳定性高、重复频率较高、脉冲宽度窄,能满足激光测距、激光加工、激光光谱成像、航天等应用对超短脉冲光源的需求。     

采用双Sagnac环滤波器的可切换多波长光纤激光器

提出了一种基于双Sagnac环滤波器的可切换多波长掺铒光纤激光器,该滤波器由基于保偏光纤和少模光纤的Sagnac环并联构成,结构简单,利用其梳状滤波特性,实现了掺铒光纤激光器的多波长输出。采用传输矩阵法详细分析了双Sagnac环的传输特性,进一步搭建了线性腔掺铒光纤激光器,实验中通过调节偏振控制器,改变腔内偏振态,在室温下得到稳定可切换的单、双、三波长激光输出,且激光器输出波长的位置可调。研究结果表明,输出激光波长的边模抑制比大于34 dB,稳定性测量中波长漂移量小于0.05 nm,具有良好的稳定性,可应用于波分复用及全光通信系统等领域。     

环形腔激光器中的双脉冲现象

在基于非线性偏振旋转效应的环形腔激光器中,通过添加一段长为5 m的高非线性光纤,得到了双脉冲的输出,为了检验双脉冲的组成,在激光器的输出放置一个可调滤波器,在中心波长1546 nm 和1558 nm 处分别得到了双脉冲的输出,证明双脉冲是由波长不同的两个单脉冲叠加而成的。     

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。     

基于饱和吸收镜的被动锁模掺铒光纤激光器

为了研究基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模光纤激光器的输出特性,采用1480nm的半导体激光器作为抽运源,利用掺铒光纤作为增益介质,以及光纤环行器、偏振控制器、波分复用器和耦合器等构成了环形腔结构的被动锁模光纤激光器。实验中获得了峰值波长1586nm、光谱宽度4.8nm、重复频率11.2MHz、最大平均输出功率8.4mW的稳定锁模激光脉冲输出。结果表明,调整光纤偏振控制器会使光纤激光器输出脉冲的时域波形略微发生变化,在实际应用中需要注意偏振态变化对锁模光纤激光器输出脉冲时域特性的影响。这一结果对于半导体可饱和吸收镜在被动锁模光纤激光器中的应用及其特性具有一定帮助。     

利用非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器

提出了一种基于非线性偏振旋转(NPR)效应的可调谐多波长掺铒光纤(EDF)激光器,非线性偏振旋转诱导的强度相关非均匀损耗有效地抑制了均匀加宽增益介质掺铒光纤中的模式竞争,使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出。其中利用保偏光纤和偏振相关隔离器组成的等效Lyot 双折射光纤滤波器作为波长选择器件,该滤波器可以通过选择合适的双折射光纤长度改变波长间隔,调节偏振控制器改变偏振态实现对波长的精密调谐。实验采用10 m长的保偏光纤(PMF),得到了波长间隔为0.35 nm、最多17个波长的稳定激光输出,并且实现了输出波长在4 nm范围内的连续可调谐。分别采用10:90、30:70和50:50的输出耦合器,激光信号分别从10%、30%和50%的端口输出,得到了最多17、14和13个波长的输出,其波长功率浮动分别为13 dB、10 dB和7 dB,另外,其最大输出功率分别为-7 dBm、-3 dBm和0 dBm。实验结果表明,输出耦合器输出端比例越大,输出波长就越少,各波长激光输出功率越平坦,且输出功率越高。     

混沌控制双环掺铒光纤激光器的不稳定性输出

研究了双环掺铒光纤激光器的混沌控制问题,采用线性反馈控制对双环掺铒光纤激光器混沌系统进行了稳定控制,得到了双环掺铒光纤激光器具有稳定输出的充要条件.通过控制使双环掺铒光纤激光器不再有超混沌现象,并使双环掺铒光纤激光器系统具有任意所希望的稳定输出.