基于45°倾斜光纤光栅的光纤激光频率梳（特邀）

利用45°倾斜光纤光栅(45°-TFG)作为光纤型起偏器,搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器,并以此为基础实现了重复频率f_rep和载波包络偏移频率f_ceo的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时,基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出,在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%,且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及f-2f自参考拍频干涉光路,获得了信噪比为32 dB的f_ceo信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路,将f_rep和f_ceo信号溯源至一台GPS时频系统,最终测得f_rep和f_ceo信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10^-12和6.41×10^-16。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳,表明了基于45°-TFG的...     

外差式数字光锁相环的设计及Simulink验证

光锁相环是一种光频段的锁相环,常用于相干光通信和谐振式光纤陀螺领域。外差式光锁相环通过环路反馈原理锁定两个主从激光器的频率差,可用于抑制谐振式光纤陀螺中存在的背反噪声。本文提出了一种外差式数字光锁相环的结构,其核心控制环路为数字电路,用于实现激光器频率差的锁定功能。同时提出了一种Simulink行为级建模方法,对外差式数字光锁相环的各个模块进行建模和仿真,仿真结果验证了外差式数字光锁相环的频差锁定功能的正确性。     

基于偏置相移非线性环路反射镜的锁模振荡放大飞秒脉冲激光器

设计了一种基于偏置相移非线性环路反射镜的全保偏锁模光纤激光器。搭建了全保偏锁模振荡器系统,该系统通过二级掺镱光纤放大获得了平均功率为2.4 W、重复频率为20.3 MHz、脉冲宽度为142fs的脉冲序列输出。由于振荡器采用全保偏光纤结构,锁模具有良好的抗环境稳定性。     

面向室外应用的重复频率锁定皮秒脉冲光纤激光器

本文报道了一种可满足室外应用的具有重复频率锁定功能的皮秒脉冲光纤激光器。通过选用Figure-9光纤激光器结构,并通过优化腔结构来调控非线性,确保了激光器的快速锁模自启动功能;采用低导热材料绝热封装创建“恒温”微环境,松弛了室外环境下锁定重复频率对PZT频率调谐执行器件调谐量的要求。以此为基础,设计并研制了质量仅为3 kg的10 MHz、20 ps锁模光纤激光器样机。在室温、极端温度（-40℃或50℃）和振动（加速度为1.5g）环境下,该激光器样机都能保持快速锁模自启动和重复频率锁定功能;在室外环境下,该激光器样机的重复频率锁定功能可抵御夏季高温环境下的10℃温度波动。     

基于40 nm CMOS工艺可快速锁定的宽带锁相环电路设计

通过改进鉴频鉴相器(PFD)的电路结构,增加一个控制模块自适应调整电荷泵的充放电电流大小,设计了一种可快速锁定的宽频带电荷泵锁相环电路.当鉴频鉴相器输出的相位误差值大于控制模块中的延迟时间τ时,打开控制开关增加电荷泵的电流,从而增加环路带宽,减少环路滤波器的电阻值,实现快速锁定,环路稳定性不变.当环路接近锁定时,调整带宽到预设的优化值,保证了系统性能的最优化.基于SMIC 40nm CMOS工艺,完成电路设计与仿真.结果表明:在电源电压为2.5V时,该锁相环可实现输出频率范围为698~960 MHz,1 700~2 200MHz,2 300~2 700MHz,覆盖GSM,TD-SCDMA,WCDMA,TD-LTE四个通讯标准的工作频段,锁定时间小于12μs.     

主动锁模光纤环形激光器的新进展

在概述主动锁模光纤环形激光器主要特性的基础上,介绍了实现主动锁模的3种技术方案：基于调制器的主动锁模光纤激光器、用半导体激光器作调制器的主动锁模光纤激光器和注入型主动锁模光纤激光器。最后主要讨论了有理数谐波锁模光纤激光器、多波长主动锁模光纤激光器和光子晶体光纤激光器的最新进展,同时指出了当前主动锁模光纤激光器研究的重点。     

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。     

主动锁模光纤环激光器的研究

本文在阐述了主动锁模光纤环激光器的锁模原理与锁模脉冲生成机制的基础上,进一步论述了阻碍主动锁模光纤环激光器实用化的两种稳定性问题,并提出了一些相应的解决方案。     

6 MHz重频调谐范围的稳定锁模掺镱光纤激光器

针对精密测量的实际应用需求,开发了具有6 MHz重复频率调谐范围的掺镱锁模光纤激光器。该光纤激光器利用啁啾光纤光栅实现色散补偿,可以实现不同色散域的锁模。实验中,系统研究了不同腔内净色散对锁模激光器输出特性和稳定性的影响,发现当具有一定负腔内净色散时,在不同的重复频率下都可以输出相同的光谱,同时输出光谱具有较好的高斯型。根据以上研究,特殊设计了稳定的简化腔结构和空间延迟线,同时优化了腔参数,保证了大范围的重复频率调谐和稳定的锁模运转。当中心重复频率为26 MHz 时,调谐比率达到23%。激光器稳定输出平均功率为3.23 mW的飞秒激光脉冲,去啁啾后脉冲宽度为347 fs。基于此,将光纤锁模激光器重复频率锁定于铷原子钟,在1 s的平均时间内获得了2×10?10的艾伦方差。     

主动锁模光纤环激光器的研究

本文在阐述了主动锁模光纤环激光器的锁模原理与锁模脉冲生成机制的基础上，进一步论述了阻碍主动锁模光纤环激光器实用化的两种稳定性问题，并提出了一些相应的解决方案。     

注入连续光实现锁模光纤激光器的波长稳定

提出了一种实现锁模光纤激光器波长稳定的方法,即向锁模激光器腔内注入连续光,使某一组纵模在注入连续光的基础上起振。这组纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而实现激光器输出光谱的稳定。理论分析发现注入连续光会使锁模激光器纵模线宽变大,而线宽的增大将会增加进入纵模的连续光功率。在实验中对基于掺铒光纤放大器(EDFA)的主动锁模光纤激光器进行波长稳定,激光器的调制频率为10.06 GHz,观察到了良好的稳定效果。为进一步检验波长稳定的效果,对锁模光纤激光器进行波长稳定后,将其输出的光信号经过一个法布里-珀罗(F-P)滤波器,稳定地滤出了功率较高的纵模。法布里-珀罗滤波器的自由光谱区(FSR)为40.24 GHz,透射峰3 dB带宽为40 MHz。实验结果证明纵模被稳定在法布里-珀罗滤波器的透射峰范围内,纵模波长的波动小于40 MHz。     

A 40-GHz 0.9-ps regeneratively mode-locked fiber laser with atuning range of 1530-1560 nm

A stable 40-GHz pulse train was successfully generated from a regeneratively mode-locked fiber laser. The laser was locked to an external signal by a phase-locked loop (PLL) technique. The output pulsewidth was as short as 0.9 ps using a soliton effect in the fiber cavity and the wavelength was tunable between 1530 and 1560 nm     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

哑铃形高功率全保偏大模场掺镱锁模光纤激光器

采用基于非线性光纤环形镜的哑铃形结构搭建了全光纤全保偏掺镱锁模激光器。通过使用全保偏大模场光纤、高功率光纤器件和优化的腔结构,实现了脉冲宽度在156 ps到8.1 ns范围内可调的高功率、大能量矩形耗散孤子共振脉冲输出,在最大泵浦功率22.7 W下激光器直接输出功率达到5.5 W,脉冲能量达到0.68μJ,峰值功率为84 W。得益于全保偏光纤结构,所设计的激光器具有出色的抗干扰性和稳定性。     

锁模光纤激光的倍频及波长调谐实验研究

利用周期性极化铌酸锂（Periodically Poled Lithium Niobate, PPLN）晶体实现了对掺镱锁模光纤激光器输出单横模激光的倍频,产生了532nm波长附近的倍频脉冲光。基于准相位匹配（Quasi Phase Matching, QPM）技术,通过改变基频光到PPLN晶体的入射角,使不同中心波长的基频光达到准相位匹配条件,实现倍频光波长的调谐。对带宽60 nm的锁模激光倍频得到带宽1.5 nm、中心波长532nm的脉冲激光输出。以掺Yb锁模光纤激光作为基频光,调节PPLN晶体角度,获得了中心波长连续变化的倍频激光,入射角度调节范围0°~25°,对应的倍频光波长调谐范围531.8nm~535.6nm。波长变化趋势与理论分析一致。     

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。     

基于再生锁模系统的低相噪微波源

采用再生锁模光纤激光器作为高质量微波源的振荡级,产生了高质量的微波信号。为了保证振荡环路的稳定性,采用了锁相技术和腔长控制;采用"单模光纤(SMF)+法拉第旋光镜(FRM)"的结构代替了全保偏光纤,在腔内存在偏振扰动的情况下保证了系统稳定并降低了系统成本;在光生微波环路中加入了半导体光放大器(SOA),有效地提高了边模抑制比。最后,获得了的相位噪声为-98dBc/Hz(@10kHz)、线宽小于5Hz的20GHz微波信号。在10h的观测时间内,频率漂移小于2Hz,频率长期稳定性优于1×10-10。     

输出高重复频率脉冲列的D型双包层掺Yb3+光纤放大器

利用5 m长的D型双包层掺Yb3 光纤,采用声光调制锁模信号系统,实验上成功研制出输出320 MHz的高重复频率脉冲列的光纤放大器,得到了20 dB的增益输出,输出激光波长1064 nm,输出平均功率1.02 W,该光纤放大器可作为空间激光通信系统发射源.整个实验系统装置由作为信号源的特高重频脉冲列激光器、作为放大环节的光纤放大器和绿光倍频三个部分组成,另外对光纤放大器自激振荡谱线的各影响因素做了一些相关的实验研究,并对结果进行了分析讨论,提出了改进措施.     

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.