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。     

基于掺铒光纤重叠光栅的双波长光纤激光器

基于增益均衡技术,提出了一种结构简单的双波长光纤激光器。激光器采用线形腔结构,以一对双波长掺铒光纤重叠光栅为波长选择器件,掺铒光纤为增益介质。实验结果表明,通过精细调节输出端双波长掺铒光纤重叠光栅两端的机械应力,能够调整出射端腔镜在λ1和λ2处的反射率(或透射率),即调整激光器的损耗,使谐振腔内双波长处各自的损耗和增益相匹配,有效抑制腔内模式竞争,实现了波长间隔为0.932 nm的稳定双波长激光同时激射。该激光器阈值功率为4 m W,输出激光的3 d B带宽约为0.02 nm,30 d B带宽小于0.2 nm,边模抑制比可达51.96 d B。激光器具有结构简单、室温下输出稳定、线宽窄、阈值低等优点。     

基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

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。     

基于光纤拉锥及相位调制的可切换多波长掺铒光纤激光器

研究了一种全光纤可切换多波长掺铒光纤激光器。该激光器利用一段缠绕在压电陶瓷上的单模光纤作为正弦相位调制器以及基于光纤拉锥的马赫-曾德尔干涉仪作为梳状滤波器,抑制由于掺铒光纤的均匀展宽效应引起的模式竞争,从而避免了在室温下不稳定的单波长激射,实现了多波长掺铒光纤激光器的稳定输出。实验中观察到稳定的5个波长的同时激射,相邻波长间隔为0.804 nm。信噪比大于40 dB,3 dB带宽约为0.023 nm,中心5个波长输出功率的平坦度为14 dB。同时,激光器具有灵活的波长可切换特性,通过调整驱动信号和偏振控制器的状态,实现了单波长、双波长、三波长以及更多波长的输出。该激光器可应用于大容量波分复用系统和光纤传感。     

采用复合滤波器的温度可调谐多波长光纤激光器

提出了一种基于复合光纤滤波器的在室温下稳定输出多波长掺铒光纤激光器,该激光器由两个级联球状结构的马赫-增德尔干涉仪（MZI）和一个双折射光纤滤波器-Lyot滤波器组成。球状结构MZI是由光纤熔接机在一段单模光纤（SMF）放电设计而成的。Lyot双折射光纤滤波器是利用一段保偏光纤（PMF）和两个偏振控制器（PC）连接而成,该结构可以诱导非线性偏振旋转效应和双折射光纤效应来抑制模式竞争产生多波长。Lyot滤波器和球状结构的MZI作为模式限制器件,并且Lyot滤波器对级联球状结构MZI的透射谱进行调制,其透射谱周期决定了复合滤波器结构的透射谱周期。在室温下,该系统实现了边模抑制比约为40 dB的九个波长的同时激射,且波长间隔约为0.68 nm,与Lyot滤波器透射谱周期一致。为了验证输出波长的稳定性,在2 h内,每隔10 min观察输出的波长,实验证明,室温下中心波长输出功率的浮动小于0.67 dB。此外,将两个球状结构MZI放置在高温炉上,使其外界温度从30℃升至110℃时,输出波长光谱的调谐范围可达到6.69 nm。     

基于飞秒激光直写FBG的C+L波段掺铒光纤激光器

提出并设计了一种基于飞秒激光直写制备光纤布拉格光栅阵列的C+L波段掺铒光纤激光器,实现了波长可切换的单波长及双波长激光输出。采用飞秒激光透过聚酰亚胺光纤保护层在纤芯直写的方法,分别实现周期为538、542、547 nm的光纤布拉格光栅刻写,单个光栅栅区长度3 000 m。作为选频器件的光栅阵列反射波长分别为1 555.5、1 569.6、1 583.8 nm;选用长度为3 m的C波段和10 m的L波段掺铒光纤组合作为激光器增益介质,结合泵浦源、光纤布拉格光栅偏振控制器及宽带全反镜构成线形腔结构光纤激光器。实验结果表明:激光器工作阈值为35 mW,通过调节偏振控制器能够实现1 555.4、1 569、1 583.2 nm单波长激光可切换输出,激光3 dB线宽0.05 nm,边模抑制比大于35 dB;实验中分别对单波长激光的光谱稳定性进行了测试,10 min内最大功率波动小于0.98 dB;通过调节偏振控制器可分别实现1 569、1 583.2 nm以及1 555.4、1 569 nm双波长激光同时输出,在10 min监测时间内,输出激光功率变化分别小于1.14 dB和4.48 dB。     

采用可调Mach-Zehnder滤波的波长可切换掺铒光纤激光器

为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于马赫-曾德（M-Z）结构和光纤光栅串结合的掺铒光纤激光器,在M-Z干涉结构的一个干涉臂中加入光学延迟线（ODL）,实现对干涉间隔的灵活可调。系统结构设计采用976 nm波长的LD作为泵浦源,长度为6 m的掺铒光纤作为增益介质;采用光栅串将特定波长的光反射回环形腔形成振荡;采用M-Z结构产生梳状滤波用来对光栅串反射回的光进行选择;通过调节ODL来改变腔内损耗,进而实现激光的可调谐输出,并通过在系统中加入可饱和吸收体（SA）和子腔结构来抑制波长的跳变。实验中,在泵浦功率为100 mW时,实现了单波长双波长和三波长的稳定的激光输出。单波长共输出13个,调谐范围为1 570~1 596 nm,调谐间隔为2 nm,边模抑制比均大于50 dB。     

基于重叠光栅的双波长掺铒光子晶体光纤激光器

提出了一种基于光纤重叠光栅的双波长光子晶体光纤激光器。激光器采用线形腔结构,掺铒光子晶体光纤为激光器的增益介质,反射率均高于99%的光纤重叠光栅用作激光器的波长选择器件。基于增益均衡技术,抑制谐振腔内的模式竞争,在室温下获得了稳定的双波长激光同时输出。实验结果表明:其3 dB线宽小于0.02 nm,30 dB线宽小于0.25 nm,SMSR为54.34 dB,双波长激光的中心波长间隔为0.932 nm。该双波长激光器输出的双波长激光具有较好的稳定性。     

双波长单纵模掺铒光纤环形激光器设计及实验研究

为了实现1550nm正交线偏振双频激光输出,设计了一种复合环形腔双波长单纵模掺铒光纤(EDF)激光器,以保偏光纤Bragg光栅作为波长选择元件,并采用未抽运掺铒光纤饱和吸收体作为激光单纵模选择元件,从而实现正交线偏振1550nm双波长单纵模激光稳定振荡输出。简要介绍了复合环形腔选模及未抽运掺铒光纤饱和吸收体选模的基本原理,理论分析了未抽运掺铒光纤长度对单纵模选择的影响,实验研究了不同选模情况下双波长激光的振荡特性。实验结果表明:腔内含有保偏光纤Bragg光栅和未抽运掺铒光纤饱和吸收体的复合环形腔。掺铒光纤激光器能够稳定输出1550nm正交线偏振双波长单纵模激光,其波长间隔约为0.344nm。这种双波长单纵模光纤激光器可广泛应用于激光传感与测量以及密集波分复用(DWDM)光纤通信等领域。     

可调谐多波长自激布里渊掺铒光纤激光器

利用光纤扩径腰椎熔接技术,分别对长为4.5cm单模光纤的两端进行扩径,形成了球形-单模-球形结构的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。基于MZI构造了一种可调谐多波长自激布里渊掺铒光纤激光器。将其置于丙三醇溶液中,在波长为980nm、抽运功率为200mW的情况下,改变丙三醇质量分数会引起光纤包层外界环境的有效折射率的变化,从而导致干涉光谱的改变,实现在1558.6~1562.8nm范围内输出激光波长可调谐,其调谐范围为4.2nm,得到了波长间隔为0.088nm、平均光信噪比大于15dB的6个布里渊激光输出。该激光器结构简单、波长间隔稳定,在密集波分复用、光纤传感等领域的应用前景十分广阔。     

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     

基于受激布里渊散射的可调谐多波长激光器

可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器将光纤中的SBS非线性放大同掺铒光纤的线性放大相结合得到室温稳定的多波长输出,具有波长间隔一致、线宽窄、功率谱相对平坦等优点。设计了一种基于光纤布拉格(FBG)反射的线性可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器。该线性腔激光器的一端利用光纤布拉格光栅作为反射镜,有效抑制了腔内自激模的影响,增加激光器输出波长数。布里渊泵浦信号进入布里渊增益介质之前经过掺铒光纤放大器的两次放大,降低了布里渊增益的阈值。该多波长激光器实现了1 530～1 560 nm之间30 nm可调谐范围的输出。在布里渊泵浦信号功率2 mW,980 nm泵源抽运功率60 mW情况下,1 540～1 554 nm范围内,获得了波长间隔0.088 nm的16个波长的输出。     

一种线形腔的多波长布里渊掺铒光纤激光器

布里渊掺铒光纤激光器(BEFL)是一种利用非线性效应——布里渊散射来实现多波长输出的激光器,波长间隔大约为0.088 nm(11 GHz).研究了一种多波长布里渊掺铒光纤激光器线形结构,通过引入反馈实现多波长输出.在布里渊泵浦功率为11 mW,980 nm泵浦功率为12 mW时获得了波长间隔为0.08 nm的34个波长的激光输出以及1 525～1 570 nm可调谐范围.并通过调节980 nm抽运光功率以及布里渊泵浦光波长,实现了可调谐的多波长输出.还研究了980 nm抽运光功率对产生的斯托克斯光波数的影响.     

以环行器和光纤光栅为腔镜的可调谐窄线宽激光器

实验报道了一种结构简单有效的波长可调谐掺铒光纤激光器.该激光器为线型腔结构,由环行器(DC)、掺饵光纤(EDF)、光纤布拉格光栅(FBG)和波分复用(WDM)组成.利用环行器作为全反射腔镜,光纤布拉格光栅作为波长选择性腔镜,通过对光纤光栅施加轴向应力改变其布拉格波长来实现光纤激光器的波长可调谐输出.利用此结构.室温下实验获得了中心波长在1543.5～1549.5 am连续可调,边模抑制比(SMSR)大于50 dB的连续激光输出,激光输出线宽保持在0.01 nm以下.     

一种高稳定DBR 型掺铒光纤激光器研究

研制了一种高功率高边模抑制比及高波长稳定性的DBR型掺铒光纤激光器。该激光器使用980nmLD作为泵浦源,并使用长度为2.75m的高掺杂浓度的掺饵光纤作为增益介质,在1.55μm波段获得了3dB线宽为0.2nm,25dB线宽为0.4nm的激光输出。最大输出光功率25mW,输出功率稳定性±0.01dB,边模抑制比60dB,波长稳定性0.01dB(受光功率计精度的限制),阈值泵浦光功率8.6mW,斜率效率21.7%。     

基于反馈光纤环的可调多波长布里渊掺铒光纤激光器

提出一种基于反馈光纤环(FFL)的多波长布里渊掺铒光纤激光器(MW-BEFL)。主腔由光环形器构成单通谐振腔,长度为50m,而FFL选用传统单纵模布里渊光纤激光器的光纤,长度为10m,以保证每一阶斯托克斯波及反斯托克斯波处于单纵模运行状态,并添加恒温系统消除外界干扰。采用延时干涉法,测得第一阶斯托克斯有45dB的边模抑制比和3.23kHz的线宽,通过调节不同的掺铒光纤放大器(EDFA)功率,对比分析了每一阶斯托克斯波和反斯托克斯波的关系。利用级联受激布里渊散射和四波混频效应,最终获得了50nm(1520~1570nm)可调范围的间隔为0.084nm的15个稳定输出的多波长布里渊掺铒光纤激光器。     

基于掺铒光纤环形滤波器和多模光纤光栅的双波长激光器

提出了基于掺铒光纤环形滤波器和多模光纤光栅的双波长激光器。在单波长光纤激光器的基础上,增加了多模光纤布拉格光栅(MM-FBG)和高精细度的光纤滤波器。其中多模光纤布拉格光栅作为激光器的波长选择元件,可产生两个波长的激光输出。高精细度的光纤滤波器由两个光耦合器和一段弱泵浦的掺铒光纤构成,掺铒光纤产生的增益和光纤时延使滤波器具有高精细度的梳状谱响应,从而抑制了激光器产生的不需要模式,保证了输出的激光具有窄线宽特性。以980 nm的激光二极管(LD)作为泵源,得到了线宽为0.07 nm或0.08 nm的双波长输出,表明滤波器具有良好的滤波效果。     

一种可调谐的多波长布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器结构。利用由光环行器构成的光纤环形镜和环形腔,形成双向反馈结构,可以有效降低布里渊阈值。该激光器实现了在1513～1578nm之间超过65nm范围可调谐的激光输出。当布里渊抽运功率为15dBm(32mW),980nm抽运功率为23dBm(200mW)时获得了波长间隔为0.08nm的11个波长的激光输出。     

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。