主动锁模光纤环形孤子激光器的分析

用绝热近似法以及通过主动锁模光纤环形孤子激光器稳态锁模方程的求解,首次获得了这种激光器输出孤子脉宽的近似表达式和精确表达式,并对它们的适用范围进行了比较。     

Dual-Wavelength Mode-Locked Erbium-Doped Fiber Ring Laser Using Highly Nonlinear Fiber

We demonstrate a stable dual-wavelength actively mode-locked erbium-doped fiber laser operating at 20 GHz. A highly nonlinear fiber is used to compensate the frequency chirp caused by regular single-mode fiber in the optical cavity. Dual-wavelength pulse trains with pulsewidths $sim$1.4 ps are obtained.      

Optical Pulse Characterization in a Regeneratively Mode-Locked Fiber Ring Laser

We characterize optical pulses generated using a regeneratively mode-locked fiber ring laser (RML-FRL) in terms of pulsewidth and pulse noise. These results are then compared with pulses obtained from a conventional active harmonically mode-locked fiber ring laser (ML-FRL). We establish that under the same operating conditions, optical pulses from the RML-FRL are shorter by more than 8% and exhibit a 15-dB improvement in phase noise compared to those obtained from ML-FRL. In addition, over a frequency range 100 Hz–100 kHz, a reduced amplitude noise of 0.3% and rms timing jitter of 0.26 ps have been estimated for the RML-FRL pulses compared to 0.6% and 0.38 ps, respectively, for the pulses in the ML-FRL. Relaxation oscillations are also completely eliminated in the RML-FRL.     

主动锁模光纤激光器的锁相稳定方法

对主动锁模光纤激光器的锁相环路进行了改进,提出一种通过使用"变带宽锁相环"来改善主动锁模光纤激光器稳定性的方法.该方法主要依据信号误差电压实时控制环路的带宽,使环路带宽随锁定信号的频率差动态改变,以达到快速锁定信号的目的,从而提高锁模光纤激光器输出光脉冲的频率稳定性.利用Matlab软件的Simulink功能模块对其实效性进行了仿真验证.结果表明,采用该方法,锁相环的捕捉性能和跟踪性能提高了,主动锁模光纤激光器的工作稳定性得到进一步改善.     

78 fs被动锁模掺Er3+光纤激光器

用性能稳定的976 nm激光二极管(LD)作为抽运光源,利用非线性偏振旋转(NPR)作为可饱和吸收体,实现了环形腔结构的被动锁模掺Er3 光纤激光器.在抽运功率为57 mW时,通过调节与波长无关的全光纤在线偏振控制器,获得了谱线宽度为40.8 nm,中心波长1544.0 nm,脉冲宽度为78 fs的稳定飞秒脉冲激光,其重复频率为11.18 MHz,平均输出光功率为5.4 mW,单个脉冲能量为0.5 nJ,峰值功率为6200 W.     

1.05μm被动锁模掺Yb3+光纤环形激光器

利用非线性偏振旋转效应实现了掺YB3 光纤环形腔激光器的被动锁模.锁模脉冲的中心波长为1.05/μm,重复频率为22.22 MHz,光谱带宽为27.066 nm.被动锁模脉冲经掺Yb3 单模光纤放大器放大,再由单光栅脉冲压缩器进行色散补偿,最终获得了脉宽为120 fs,平均功率为12.5 mW,能量达0.56 nJ的稳定激光脉冲.最后分析了输出光脉冲的稳定性.     

单一偏振的多波长环形腔掺镱光纤激光器

在环形腔掺镱光纤激光器中加入一段G .6 5 2光纤作为多模光纤 ,依靠其中导模的空间模式跳变构成动态梳状滤波器 ,于室温下实现了掺镱光纤激光器 1 0 3μm波长附近稳定的 6波长激光同时输出。激光线宽为 0 15nm ,边模抑制比达到 4 0dB以上。通过调整腔内的偏振控制器 ,可以得到不同波长个数和波长间隔的多波长激光输出     

基于全固型掺镱光子带隙光纤的被动锁模全光纤环形孤子激光器

采用全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF)作增益介质并提供反常群速色散(GVD),设计了一种被动锁模全光纤环形孤子激光器。没有使用任何块状色散补偿元件。因此,该激光器腔型结构简单、紧凑、环境稳定性高,更容易实现全光纤结构。脉冲在激光腔内的传输用广义非线性薛定谔方程描述,并采用分步傅里叶方法数值模拟了该激光器的单孤子运转的动力学过程。计算时,将AS-Yb-PBGF的长度选取为0.4m,改变激光腔内单模光纤(SMF)的长度,得出了最佳运转参数:当AS-Yb-PBGF固定为0.4 m时,选择单模光纤等于0.4 m,就可以实现脉冲宽度为244 fs,脉冲能量为14 pJ和时间带宽乘积为0.32,即接近傅里叶变换极限的单孤子运转。     

主动锁模飞秒光纤激光器

报道了主动锁模飞秒脉冲掺Er3 光纤激光器的实验结果。在光纤环形腔中通过引入粗波分复用器(CWDM)作为宽带滤波器,实现了中心波长在1550 nm,重复频率为2.5 GHz,谱线3 dB带宽为10.2 nm(对应的脉冲宽度为247 fs)的激光脉冲输出。此时的抽运功率为186 mW,激光器输出平均功率为1.3 mW,从而获得了能够产生飞秒脉冲的高重复频率主动锁模掺Er3 光纤激光器。     

Electronically Tunable Yb-Doped Mode-Locked Fiber Laser

We report a passively mode-locked picosecond Yb-doped fiber laser that is electronically tunable over 30 nm around 1.04 m. The fiber laser with a tuning accuracy of better than 0.1 nm and a tuning time of as fast as 15 s employs an acoustooptic filter. The semiconductor saturable absorber mirror used in a cavity with a frequency-shifted feedback improves noticeably the mode-locked operation.     

基于半导体光放大器交叉增益调制效应的主动锁模光纤激光器

提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。使用光环行器成功减小了激光器的腔内损耗,提高了激光器的输出功率。从理论上对有理数谐波锁模过程中腔内脉冲复合的物理机制进行了详细分析。利用有理数谐波锁模技术,在调制频率为10 GHz下,得到了重复频率为30 GHz的皮秒级光脉冲序列输出,其峰值功率约0.5 mW。由于半导体光放大器的宽增益谱与滤波器的较大可调谐范围,使得激光器输出可以在较大的波长可调谐范围内保持较大功率输出。成功实现了调制频率为20 GHz的谐波锁模短光脉冲输出,可调谐范围达40 nm,峰值功率大于0.65 mW。半导体光放大器和激光器的短腔长保证了激光器的长期稳定性。     

被动锁模光纤激光器的研究进展

被动锁模光纤激光器以其结构简单和紧凑而倍受关注,是未来时分复用(OTDM)光通信系统、光传感和光探测等的理想光源.介绍了当前被动锁模光纤激光器的研究进展,分析了其工作原理、锁模方法、特点及关键技术,最后对其应用前景作了展望.     

非线性偏振旋转光纤环形孤子激光器的分析

详细分析了非线性偏振旋转被动锁模光纤环形孤子激光器的自起动过程、孤子脉宽及稳定性与各激光参数的关系.通过孤子参量演化方程的求解.获得了激光器稳定运行后脉宽的解析表达式以及激光器的稳定运行条件.     

被动锁模光纤激光器的耦合输出比

基于环形腔被动锁模光纤激光器的基本原理,对影响其输出特性的关键因素--耦合输出比(R)作了理论和实验研究.理论仿真结果表明,要得到高质量的脉冲,激光器腔内增益与耦合输出比存在-最佳比值,小信号增益为7.5 dB时,耦合输出比应在30%左右.实验中取3 m长的增益光纤,分别采用5%,10%～40%和60%～90%的耦合输出比搭建环形腔被动锁模光纤激光器.实验结果对比分析表明.耦合输出比对激光器的输出特性有重要影响,R取5%～10%间时脉冲谱宽最宽(可达25.4 nm)且谱宽调谐范围较大(＞12 nm),R=10%和30%时脉冲波动幅度最小,R=70%左右时单脉冲能量最大(达3.86 nJ).另外,取R=30%,可在脉冲幅值波动较小的基础上获得最大的脉冲能量;而R=10%时为保证脉冲波动小、谱宽宽和能量大的平衡点.取3 m长的增益光纤和R=10%的激光器,获得了重复频率15.87 MHz.谱宽25.4 nm,单脉冲能量约0.52 nJ的脉冲激光,这些特性不会受到工作台振动、激光器搬动及普通温度变化等因素的影响,脉冲幅值存在约4%的波动.     

利用NALM结构的被动锁模掺铒光纤激光器的研究

为了研究光纤中的非线性效应对锁模脉冲的影响,采用非线性放大环镜来实现被动锁模,在分析非线性放大环镜传输特性理论的基础上,对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的实验研究。实验中观察到了重复频率为280.2MHz、中心波长是1556.235nm、线宽是0.4nm的稳定的锁模脉冲现象。研究结果对更深入地了解被动锁模产生现象、进一步开展后续研究具有极其重要的意义。     

Novel Ring Cavity for Ytterbium-Doped Mode-Locked Fiber Laser Incorporated With Both SESAM and Grating Pair

A novel ring cavity incorporated with both semiconductor saturable absorber mirror and grating pair is proposed and demonstrated in a Yb-doped fiber laser. The laser proves self-starting and delivers 84-fs pulses at 1038 nm with a spectral bandwidth of 22 nm. The pulse energy is 0.55 nJ.      

半导体光纤环形激光器产生偏振混沌的数值研究

建立了半导体光纤环形激光器的动力学模型, 并进行了数值分析和研究。半导体光放大器采用由张应变引起的自身双折射理论模型, 光纤的双折射效应和偏振控制器对光的偏振调节作用综合用一个线性双折射琼斯矩阵表示。利用Matlab软件对该模型进行仿真, 寻找到特定电流下半导体光纤环形激光器产生偏振混沌时偏振控制器的延迟角与方位角的范围以及半导体光放大器注入电流对环形激光器产生偏振混沌的影响。仿真的环形激光器输出功率与偏振度随半导体光放大器注入电流的变化关系与实验结果相符。结果表明, 半导体光放大器注入电流越大、偏振控制器的延迟角与方位角越接近零, 越容易产生高频偏振混沌。     

输出大啁啾脉冲的展宽脉冲锁模光纤激光器

报道了一种大啁啾脉冲输出的全光纤展宽脉冲锁模激光器,以非线性偏振旋转(NPR)实现自启动锁模。激光器其余部分为全单模光纤(SMF)结构,提供很大的正色散,光栅对提供色散补偿,输出展宽脉冲。实验中得到了重复频率36.96MHz,单脉冲能量1.81nJ的稳定锁模脉冲序列,使用频谱分析仪观测得到脉冲序列一次谐波信噪比(SNR)达到80dB。直接输出脉冲有很大的正啁啾,脉宽为2.17ps,经过腔外压缩可获得70fs的脉冲。这种能压缩到百飞秒量级的大啁啾脉冲非常适用于光纤啁啾脉冲放大(CPA)系统。     

基于光反馈的双波长光纤环形激光器有源传感

提出了一种基于光反馈的双波长光纤环形激光器有源传感的模型。通过光纤光栅对激光器的波长进行选择, 输出不同波长的两路光反馈信号, 实现光纤环形激光器的波分复用。根据光纤环形激光器的超越方程, 理论上得出系统的输出变化。系统的输出信号与自混合干涉有着相同的灵敏度, 同时可根据条纹的倾斜情况辨别物体的运动方向。系统中的激光器不仅作为传感光源, 同时也作为传感敏感元件, 实现光纤环形激光器的有源传感。模拟分析了两路不同波长信号之间的变化关系, 考虑外部靶面位移大小对系统输出的影响。实验观测的结果与模拟结果相一致。     

环形腔光纤激光器边带偏振不稳定性

为研究双折射光纤的高功率环形腔光纤激光系统输出稳定性,提出了一种可能存在的矢量调制不稳定现象——边带偏振不稳定性(SPI)。结合偏振不稳定性与边带不稳定性的研究方法,建立了偏振光在线性双折射掺杂光纤的环形腔中传输时满足的非线性薛定谔方程,并求得了高双折射光纤中信号光偏振方向与主轴重合时扰动边带的解析解。研究结果表明,在正常色散情况下,沿主轴偏振的信号光在环形激光器中传输时,各阶扰动边带所获得的峰值增益随着信号光功率的变化而呈锯齿状分布,并随功率的增加而趋于一稳定值。