单频光纤激光器的研究进展

单频激光器已成功应用于温度传感、测距和相干通信。为了在相对较长的光纤谐振腔中构建单频激光器,许多技术像基于光纤布拉格光栅（FBG）的模式选择器、采用分布式反馈机制的超短谐振腔以及基于饱和吸收体的模式过滤器等均取得了相关进展。从谐振腔结构的角度总结了光纤激光器单频输出的常见方法和近年来的研究进展,对其进行了对比分析,并提出相应的改进方案。     

高稳定性单纵模布里渊光纤激光器的实验研究

本文提出了一种用可调谐半导体激光器（TLS）泵浦的高稳定性单纵模布里渊光纤激光器（SLMBFL）。该激光器利用Brillouin泵浦光（TLS激光）只在环形器内运行一次,这样Brillouin泵浦光就不会在谐振腔内共振,确保了激光器谐振腔的高稳定性从而使Brillouin激光在该谐振腔内形成共振而输出。实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到13．4m时谐振腔的自由光谱范围变为15．2MHz,正好与光纤的Bfillouin增益带宽接近,此时SLMBFL开始表现为单纵模振荡。实验结果表明,该光纤激光器的功率转化效率为42．5％,最大输出功率为267．6roW。单纵模激光输出的信噪比与其泵浦激光的信噪比提高近10dB。SLMBFL对TLS的高频噪声有很好的抑制作用,其输出线宽小于5KHz。     

基于光纤光栅技术的全光纤单纵模激光器研究进展

实现单纵模光纤激光器的技术难点主要在于如何使谐振腔具有高的模式选择性能,以及如何加入适当的窄带滤波器来辅助选频,而光纤光栅技术在光纤激光器的设计与性能优化方面扮演着十分重要的角色。综合论述了近年来国内外利用光纤光栅产生单波长或多波长单纵模全光纤激光器的主要实现技术,并分析其优缺点,最后给出了总结与展望。     

单频光纤激光器

光纤传感一般指布喇格光栅 ASE宽带光源结构的光时域反射机制，尽管这种解决方案在解调方面大多依赖国外产品，但还是得到了相对广泛的应用，尤其是在桥梁、建筑物、马路和油罐等领域，一般可以满足中低端的民用需求。窄线宽单频光纤激光器的出现为人们打开了光纤传感的另一扇门，而且其应用价值和社会意义更为重大!不同于普通光纤传感应用，该解决方案是专门针对超远距离、超高精度和超高敏感度市场应用，例如石油勘探、军事国防、管道监控、激光雷达和海底通信等，是光纤传感技术发展之最新成就。本文所介绍的光纤传感技术起源于激光雷达的FMCW原理，采用相干探测进行检测，利用光纤本身进行直接传感，完全可以构建低成本的分布式传感网络，具有巨大的经济效益和现实意义。     

基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器

系统研究了利用稀土掺杂的石英光纤作为激光增益介质来实现分布布拉格反射式单频光纤激光器。实验中,分别将掺有Nd3+、Yb3+、Er3+/Yb3+和Tm3+的商用石英光纤,熔接到激光谐振腔中,实现了基于石英玻璃光纤的光纤激光系统在多波段的单纵模运转。对各光纤激光器的单频特性进行了研究,其中,激光器线宽可达几十千赫（特别是对于Er3+/Yb3+共掺光纤激光器,其线宽窄于7 kHz）,激光系统的强度噪声接近于散粒噪声极限,实验中获得了激光波长由930 nm到2m的单频光纤激光器。实验结果证明:商用的稀土掺杂石英光纤能够作为有效的增益介质来实现短腔型单频光纤激光器。同时,通过进一步的系统集成,基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器将得到更加广泛的应用。     

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.     

DBR单纵模光纤激光器波长温度调谐

报道了采用DBR方式,利用8 mm的高浓度掺Yb3+单模光纤,实现了波长为1 064 nm的单纵模调谐激光稳定输出的实验结果。该DBR谐振腔有效腔长为16 mm,输出最大功率为7.4 mW,通过半导体制冷器温控改变谐振腔的温度,实现了0.824 nm的单纵模无跳模调谐。采用光纤外差法,并利用低损耗环形器和光纤反射镜倍增延迟线长度提升测量精度的方式,测量得到激光最大线宽为4.4 kHz。单纵模激光的弛豫震荡峰位于900 kHz处,其相对强度噪声为-110 dB/Hz,当频率大于1.5 MHz时相对强度噪声为-145 dB/Hz。     

可调谐单纵模多波长光纤激光器的研究

为了实现对台阶高度和绝对距离等物理量的高精度干涉测量,采用在一个光纤激光器中构建多个激光谐振腔的方法,构建了能同时发出多波长激光的光纤激光器。每个激光谐振腔都利用掺铒光纤作为增益介质,利用光纤光栅作为波长选择元件,改变光纤光栅的布喇格波长,即可改变对应谐振腔的激光波长。各个激光谐振腔独立但部分重叠,在重叠区域利用光纤耦合器构成复合子腔,使每个激光谐振腔都是复合激光谐振腔,从而使每个激光谐振腔都发出单纵模激光。结果表明,该光纤激光器能同时发出功率和频率都稳定的多波长激光,且每个波长都是单纵模激光;在4h内,每个波长的波长稳定性优于0.01nm。该设计对可调谐单纵模多波长光纤激光器的研究是有帮助的。     

基于级联光纤环的复合环形腔单纵模光纤激光器研究

研究了基于级联单光纤耦合器(OC)和双OC光纤环的复合环形腔光纤激光器的单纵模运转特性。通过对级联单OC和双OC光纤环辅腔的谐振通带特性进行分析,给出了优化双OC环的谐振通带特性以实现稳定单纵模运转的依据.利用构建的这种复合环形腔光纤激光器,实验验证了该理论依据的正确性。当主腔腔长为6.8 m,单OC环环长为0.45 m,双OC环环长约为0.56 m时,选取双OC的耦合比为0.7,单纵模运转的稳定性相对最好,实验与理论分析结果相吻合.     

单纵模被动调Q脉冲激光频率稳定性研究

采用脉冲波形观察、干涉条纹成像和角度光强扫描3种方法相结合,设计并建立了进行单纵模(SLM)被动调Q脉冲激光频率稳定性测量的实验装置,同步获得光滑的脉冲波形、面阵CCD上的多光束干涉图像和角度扫描F-P标准具的激光透射强度曲线,通过比对分析实验结果表明,该脉冲激光的长期频率稳定性为10-7量级。     

Widely tunable wavelength spacing dual-wavelength single longitudinal mode erbium doped fiber laser

A simple widely tunable wavelength spacing dual-wavelength single longitudinal mode (SLM) erbium doped fiber laser (EDFL) based on cascaded fiber Bragg gratings (FBGs) and birefringent fiber filter is proposed and demonstrated. Experimental results show that the lasing wavelength spacing is widely tunable in a range from 2 nm to 18 nm, which has potential to generate frequency tunable terahertz (THz) waves by beating the lasing dual-wavelength in a high speed photodetector. The birefringent fiber filter acts as an ultra-narrow bandpass filter and benefits the simultaneous oscillation of dual-wavelength in a single laser cavity. The output peak power of the lasing dual-wavelength is approximately equalized at room temperature, and a high optical signal-to-noise ratio (OSNR) is realized in the whole tuning range. The SLM operation of dual-wavelength fiber laser is verified by Fabry–Perot (F–P) scanning interferometer, and the clear eye diagram proves that the proposed fiber laser is effective in the application of fiber optic communication system.     

基于无源腔多波长单模布里渊光纤激光器

为了实现一种单模多波长布里渊光纤激光器,采用了将掺铒光纤放大器放置于1个10m左右的无源光纤振荡腔外,各阶布里渊激光通过耦合器可反馈回送到掺铒光纤放大器中再次放大,作为下一阶布里渊激光的抽运光来产生多阶布里渊激光的方法,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,在现有掺铒光纤放大器输出功率的水平,在这种多波长单模布里渊光纤激光器中观察到了7个布里渊激光波长。预计其在光生微波、密集波分复用系统、光学惯性旋转传感和超高精度光谱分析等领域将会有着极其广泛的应用。     

人眼安全高重频窄脉宽单模全光纤激光器特性研究

介绍了基于主振荡功率放大结构的人眼安全全光纤激光器.首先对比了电光调制及直接调制产生的种子激光在百kHz重复频率、纳秒级脉冲宽度的激光放大器中优缺点,综合系统需求选择直接调制方式;之后对窄脉冲单模放大中出现的脉冲分裂现象进行了研究,选用10 m纤芯的双包层铒镱共掺光纤,仅通过两级放大即获得了1 550 nm,重复频率为200 kHz,脉冲宽度为4.07 ns,峰值功率为1.02 kW的单模激光输出.具有结构紧凑、稳定可靠的特点,可用于三维视频激光雷达.     

CuBr激光器的自锁模的极限和单纵模运转

本文报道了在小尺寸的CuBr激光器中,采用三镜复合腔的模式淬灭效应,通过调整复合腔的结构参数,使CuBr激光的纵模间隔在660MHz的范围内实现可调,从而在实验上清晰地观察到CuBr激光自锁模的极限。同时,在复合腔CuBr激光器中,首次实现了激光的单纵模运转。     

单模光纤激光准直仪的研制

本文在简要分析影响激光准直精度主要因素的基础上,介绍了单模光纤激光准直仪的原理及其软硬件设计,给出了准直仪在不同距离下的漂移实验.实验表明:研制的准直仪在20m范围内1个小时内的相对漂移值小于2×10-6.     

光纤激光器共腔法纵模选择技术

复合腔法光纤激光器谐振腔结构灵活,可以根据需要构成各种结构实现纵模选择.但稳定性差是制约其应用的主要原因,为提高光纤激光器纵模选择的稳定性及抗干扰能力,在复合腔基础上提出“共腔结构”光纤激光器这一概念.分别采用传输矩阵和自由光谱范围(FSR)两种方法详细分析了“共腔结构”光纤激光器的特性,理论分析证明:共腔结构可有效增...     

偏振模色散对单模光纤系统的影响

近来,偏振模色散（ＰＭＤ）已成为长距离高速率数据和模拟系统的主要限制因素,本文首先简介ＰＭＤ的原理以及对系统ＰＭＤ的考虑,然后介绍四种ＰＭＤ测量方法的比较,最后介绍了康宁公司的单模光纤在ＰＭＤ方面的优势。     

扭摆腔被动调Q获单纵模光滑激光脉冲

使用扭转模腔结合被动调Q技术在Nd:YAG激光器中获得1.064 μm单纵模光滑调Q脉冲输出.脉冲宽度40 ns,单脉冲能量8.8 mJ,重复频率10 Hz,在阈值电压附近利用两种简易方法测量单纵模出现概率大于98%,两种方法为波形观察法和F-P标准具多光束干涉法.使用刀刃法测得近场光束发散角为1.493 mrad,远场发散角为1.349 mrad,M2值为1.33.