体布拉格光栅外腔半导体激光器前端面反射率对输出光谱特性的影响

采用反射式体布拉格光栅(VBG)实现半导体激光锁频是激光技术应用中的关键技术之一，进一步压窄半导体激光的输出光谱线宽、提高外腔效率是研究重点。采用微通道水冷半导体激光模块，利用衍射效率为18%的VBG构建激光外腔，分析了前端面反射率分别为0.02%、0.20%、0.40%时的输出光谱与外腔效率。研究结果表明，半导体激光前端面反射率的降低能够进一步优化半导体激光器的输出光谱，提高外腔效率，压窄输出光谱线宽，实现大驱动电流范围的激光锁频。对于前端面反射率为0.02%的半导体激光器，激光输出中心波长锁定在779.8 nm处，光谱线宽压缩至0.08 nm，温漂系数为6.25 pm·℃^-1，电流漂移系数为0.9 pm·A^-1，外腔效率达到106%，连续输出功率达到127 W。     

基于可调谐激光器的光纤光栅波长解调系统误差分析与补偿

基于可调谐激光器的光纤(Bragg)光栅(FBG)波长解 调系统性能受激光器控制电路、调制参数以及光电探测器(PD)性 能、弱信号采集与放大电路等诸多因素的影响,着重研究了可调谐激光器调制参数中扫描频 率对光栅波长 解调系统的影响,发现波长解调误差随扫描频率的不同而呈现一定的规律,对波长解调误 差与激光器的 扫描频率进行了拟合。将拟合结果植入解调程序中,对激光器当前扫描频率下的解调波长进 行实时误差补 偿,并实验验证了误差补偿后的效果。结果表明,进行误差补偿后系统最大波长解调误差比 之前减小6.0 倍,其中由激光器扫描频率不同导致的波长解调误差和均方差(SD)分别比补偿之前减小2.2倍。最 终 使得基于可调谐激光器的FBG波长解调系统整体波长解调误差控制在1.38pm以内,有效地满足了高 速FBG系统对解调波长准确性和稳定性的要求,适用于高频动态信号的解调。     

光纤激光传感技术及其应用

超高灵敏度的信号探测在石油勘探、地震预报和安全监测等领域都具有重要的应用价值.近年来出现了一种以分布反馈(DFB)光纤激光器为传感元件的新一代光纤传感器,它具有尺寸小、输出激光信号极窄的光谱线宽和极低的噪声等优势,与高分辨率波长解调技术结合可以达到极高的探测灵敏度.介绍了在光纤激光传感技术及其应用技术方面的研究进展,包括线宽仅为3 kHz、尺寸仅为3.6 cm的窄线宽低噪声DFB光纤激光器的研制及其测试,波长分辨率达3.5×10~(-7) pm/Hz~(1/2)的超高分辨率波长解调系统,基于密集波分复用的光纤激光传感网络,以及相关技术在水声和地震波探测中的应用研究.     

基于分布反馈激光器布里渊散射的高精度光谱测量

实现了一种基于光纤中受激布里渊散射(SBS)效应 的高分辨率光谱测量技术。使用连续可调谐分布反馈(DFB) 激光器作为泵浦光,与待测信号光在单模光纤(SMF)中发生受激布里渊放大相互作用,由此 实现对待测光的高分 辨率光谱测量与分析。DFB激光器的波长扫描通过高精度温度调谐来实现。与相关报道 中使用的外腔 可调谐激光器对比,DFB激光器具有体积小、成本低的优势。同时在波长扫描过程中,对DFB 激光器的输出光进行自 拍频处理获得其实时扫描速率,以此校正激光器的实时扫描波长,提高测量准确度。实验 初步验证了本文高分辨率光谱测量技术的可行性,并获得了0.24pm 的光谱分辨率。     

传输时延对光纤光栅解调精度的影响研究

文章针对基于可调谐Fabry-Peort(F-P)滤波法的光纤光栅温度传感系统,从理论上分析了由光缆长度引起的传输时延对波长解调精度的影响.通过数值模拟得出以下结论:解调系统的扫描频率为4 Hz时,对于一定长度的光缆,传输时延引起的波长测量值误差为7.911 pm/km,相应的温度误差约为0.8 ℃/km,且随着扫描频率的增高,温度误差成倍增大.     

光外差法测量光探测器频率响应的系统校准

通过实验证明了光外差法测量光探测器频率响应特性的一种校准方法的有效性.首先根据光外差法的基本原理详细推导了光探测器频率响应的表达式.发现了激光器调谐过程中的输出不稳定性是影响光外差法测量光探测器频率响应特性结果准确性的主要原因.激光器的输出不稳定性主要表现在输出光的偏振方向、光功率以及光谱不稳定造成的拍频信号线宽变化.实验对两个3dB带宽分别为10GHz和50GHz的探测器进行测量,逐一比较了采用与没有采用相应校准方法的结果,验证了该校准方法的有效性.     

调制光栅Y分支可调谐激光器高精准波长调谐特性

搭建了调制光栅Y分支(MGY)可调谐激光器高精准波长调谐系统,实现了粗扫描结合细扫描的高精度波长扫描标定。在此基础上,对MGY激光器输出波长以及内置法布里-珀罗(F-P)标准具的温度漂移特性进行分析,发现MGY激光器输出波长与温度具有良好的线性关系,且其输出波长曲线的斜率不变,截距随温度线性变化。研究了基于外部气体吸收基准的高精准波长校准方法,并进行实验测试。研究结果表明,在-25～+75℃温度范围内,波长扫描范围为40 nm时,所搭建系统的调谐线性度优于0.9999,调谐波长精度优于0.18 pm,准确度优于0.12 pm。     

基于WS_2可饱和吸收体的窄线宽皮秒脉冲光纤激光器

针对超短脉冲光纤激光器光谱线宽较大的问题进行研究,利用RP Fiber软件对激光器腔内脉冲演化过程进行模拟计算,分析了几种可饱和吸收体对激光器输出脉冲宽度和线宽的影响,并对激光器的腔长和光纤布拉格光栅(FBG)参数进行了优化。最终,根据优化结果,搭建了一种基于WS_2可饱和吸收体的环形腔被动锁模皮秒脉冲掺铒光纤激光器,并利用窄带FBG对输出脉冲的光谱线宽进行压缩,获得了中心波长为1549.4nm、脉冲宽度为171ps的窄线宽超短脉冲输出,其3dB光谱线宽为0.02nm。     

双光纤光栅法-珀腔可调谐窄线宽激光器

基于游标原理,利用一对自由谱宽(FSR)略有不同的光纤布喇格光栅法布里-珀罗腔(FBG-FP)作为模式选择器件,设计了一种新颖的环形腔光纤激光器。从理论和实验上研究了该激光器的特性。通过对可调谐FBG-FP应力调谐,在1552.240～1552.912 nm范围内,以96 pm为平均间距,获得了8个由固定FBG-FP的透射谱所确定的窄线宽稳定激光输出。8个输出波长的平均功率为-17.66 dBm,波动在0.7 dB范围内。当泵浦光的功率为95 mW的时候,输出信号的信噪比均大于50 dB。实验上每隔1 min用光谱分析仪(OSA)对输出光波长自动扫描,记录的输出光波长漂移在数皮米范围内,且功率的波动小于0.1 dB。这种可调谐的窄线宽光纤激光器在光纤通信和光纤传感方面有潜在的应用价值。     

窄带激光器调谐的光纤光栅波长移位解调

提出了一种窄带激光器程控调谐扫描的波长检测方案,运用LabVIEW虚拟仪器工作平台实现了窄带激光器的程控调谐扫描及波长检测信号处理.在温度传感应用的实验表明,该系统的温度-波长检测灵敏度为0.01nm/℃,测得光栅温度灵敏度系数为6.3×10-6/℃,系统的温度检测分辨率高于0.2℃,对应的波长分辨率优于2pm.     

飞秒写光纤光栅激光器有源高温传感技术

针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统.将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设计搭建了飞秒写光纤光栅型激光器光路.此光路系统输出光信号带宽为3.45 GHz峰值强度为31.94 dBm,2h内连续光谱检测最大波长漂移为3.25 pm,可视为无跳模现象,实现了高达60 dB的高信噪比、窄线宽、高功率信号输出,同时输出光信号可线性表征光纤光栅温度感应.实验结果表明此传感系统实现了50℃到1000℃大范围温度的线性传感检测,线性度可达0.9975,波长·温度灵敏度为13.8 pm/℃.     

基于光纤激光器内腔调制的温度传感系统

本文报道了一种基于光纤激光器内腔调制的温度传感系统。将基于单模-保偏-单模(SPS)的光纤Sagnac干涉结构作为滤波和温度传感器件插入光纤激光器内腔中,采用激光器 内腔调制技术实现了高分辨率的温度测量。传感系统的输出信噪比(SNR)可 达到59dB,半 高宽(FWHM)小于40 pm,在40 ℃温度范围内的灵敏度为0.641 mW/℃,温度分辨率 达到了1.56×10－6 ℃。传感系统具有结构简单、输出稳定的 特点,有望应用于工业生产、环境监测、海洋科学研究等领域。     

移频激发差分拉曼光谱仪的多波长光源设计

拉曼光谱检测常常受到荧光的干扰,影响了该技术的推广应用。移频激发差分拉曼光谱方法(SERDS方法)已被证明是一种有效的荧光抑制方法。SERDS实现荧光抑制的关键在于其特殊的激光光源,不仅要求其输出多个相近的波长,而且要求输出的激光功率较高、光谱线宽窄。采用Littrow光栅外腔半导体激光器原理设计实现了一种低成本、便携式的激光光源,可以在15nm的调谐范围内输出多个波长,光谱线宽小于0.2nm,输出功率可达80mW,适合用作移频激发差分拉曼光谱方法的多波长光源,实现拉曼光谱检测中对荧光干扰的抑制。     

体布拉格光栅反射率对外腔半导体激光阵列输出光谱的影响

采用记录在光致热敏折射率玻璃中的反射型体布拉格光栅作为反馈元件构成外腔半导体激光阵列,对其输出光谱特性进行了实验研究,分析了快轴准直透镜的位置对外腔反馈耦合效率的影响。实验结果表明,在体布拉格光栅外腔反馈作用下,半导体激光阵列输出光谱中心波长得到锁定,同时输出线宽显著变窄。重点研究了体布拉格光栅的反射率对外腔反馈半导体激光阵列输出光谱特性以及激光器效率的影响。实验结果表明,体布拉格光栅反射率的增加可提高半导体激光阵列内腔模式的抑制效果,提高输出光谱对比度,减小输出光谱线宽。使用反射率为30%的体布拉格光栅,可将半导体激光阵列的输出波长锁定在808nm附近,输出光谱线宽压缩至0.18nm。外腔半导体激光器的输出功率达24.8W,效率为82.6%。     

长波长动态单模半导体激光器的调制频移

<正> 一、引言光纤通讯的发展日益向单模光纤和相干外差通讯发展,要求作为其主要信号光源的半导体激光器不但在直流下能够稳定单模工作,并且在高速调制状态下也能够稳定单模工作并且光谱线宽很窄。在动态单模半导体激光器(DFB,耦合腔等)中,尽管在高速调制时可以保持单模工作,但单模的谱线严重展宽,可以比其静态谱线宽度大数千倍,这个展宽严重影响半导体激光器作为高速相干光通讯光源。为了了解其光谱展宽规律从而改进其动态光谱特性,本文将对动态单模半导体激光器在高速调制下的光谱行为进行分析。     

分布反馈激光器光谱线宽分析

分析了分布反馈激光器(DFB)光谱线宽。长腔DFB激光器具有很窄的光谱线宽,如果在腔中心引进相移,那么光谱线宽会进一步变窄。引言:分布反馈(DFB)激光器有可能应用在相干光学通信系统和光纤传感器中,这是因为DFB激光器纵模稳定。对于这样应用,激光源的光谱纯度是很重要的;然而,对于DFB激光器,过去只报导了几个实验结果。本文报导了我们给出的DFB激光器光谱     

基于REC技术的激光器阵列传感系统设计

分析并提出了基于重构等效啾啁（REC）技术激光器阵列的传感系统和解调算法。REC工艺满足激光器阵列的低成本大量生产,并具备小体积的优势,在未来传感领域中有较大的实用价值。提出了一种激光器扫描的高效算法用来测量光纤布拉格光栅（FBG）因外界应力而产生的位移量。系统的独特性在于阵列激光器通道仅需调谐0.4 nm采样数据,取代了扫描FBG主功率峰,并且算法在FBG的任意谱段均适用,可以用于多通道波峰复用的FBG传感网络中。在单通道和四通道的实验中对FBG反射谱的位移进行精确定位,初步实验证明了该系统和算法的有效性和可行性。算法得出单通道中心波长与实际中心波长误差均在5 pm以下,四通道可以到达在2 pm以下,应力与算法结果中心波长呈现很好的线性度。对今后多通道激光阵列传感具有一定参考价值。     

体全息光栅外腔半导体激光器列阵的光谱特性

从理论上分析了强反馈外腔半导体激光器的工作原理,并采用了体全息光栅(VHG)外腔反射镜来改善大功率半导体激光器列阵(LDA)的光谱特性,这种体光栅具有很好的波长选择性,使得半导体激光器列阵的光谱线宽从2nm减小到0.22nm,增加了光谱亮度,而且随电流和温度变化的波长稳定性得到极大改善.     

一种超连续谱蓝宝石光纤激光器研究

超连续谱激光是超快激光光源出现后的新方向,是多种非线性光学效应的集中体现,可应用于光谱探测、显微测量和化学传感等领域。利用可调谐飞秒激光器的不同波长输出抽运蓝宝石光纤,获取光纤两端面输出的超连续谱。根据这些连续谱特征,建立了一套以光纤前端面和半导体可饱和吸收镜(SESAM)反射面构成的较强谐振腔结构的超连续谱激光系统,输出了中心波长为640nm,半峰全宽大于250nm的超连续谱激光。结果表明,SESAM谐振腔结构能够减弱噪声并输出时谱一致的宽光谱激光。     

增益导引和折射率导引的(GaAl)As激光器的相干特性

我们通过测量各个激射纵模的光谱线宽,研究了各种增益导引和折射率导引的(GaAl) As双异质结激光器的相干特性与辐射光功率的关系。此外,近场和远场图样随输出光功率而变化,因此要同时监视驱动电流。已经报道了数据的器件有:增益导引的V形槽激光器(AEG-Telefun Ken)、窄氧化条形激光器(siemens)以及折射率导引的可见光和红外CSP激光器(Hitachi)及BH激光器(Hitachi)。采用平面和球面的法布里—珀罗标准具,分别获得了增益导引激光器和折射率导引激光器的光谱线宽。