环形腔掺铒光纤激光器的理论研究

从基本激光理论出发,建立了掺铒光纤激光器的传播方程.掺铒光纤在1550 nm波长处具有很高的增益,正对应低损耗通信窗口,具有潜在的应用价值,抽运光模强度分布与纤芯铒离子分布的重叠积分因子是对激光器非常重要的参数,将对光纤的模式进行分析,根据各个模式的模场来判断该模式是否与纤芯铒离子分布有重叠,研究了与介质吸收截面有关的重霍积分的影响因素;对放大自发辐射(ASE)噪声特性进行理论分析,给出增益、阈值功率和斜率效率等的解析形式,建立输出特性计算模型.针对这种环形腔掺铒光纤激光器,编写专门的计算程序,在输出特性等方面进行理论计算仿真,对该结构布局所带来的影响进行详细分析讨论.     

环形腔掺铒光纤激光器输出特性理论与实验研究

对由不同长度的掺铒光纤和不同分光比的耦合器构成的光纤环形腔激光器的输出特性进行了理论和实验研究。理论分析表明,激光器的输出功率、斜率效率与掺铒光纤的长度、耦合器的分光比有关,且存在最佳值。最后通过实验得到,在泵浦功率为120 mW,掺铒光纤的掺杂浓度为4 000 ppm下,最佳的掺铒光纤长度为3 m左右,最佳输出耦合比在80%附近,与理论分析基本一致。     

超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器(BEFL),腔长仅为10m。该BEFL以4m长的普通掺铒光纤(EDF)为激光增益介质,腔外布里渊抽运光和980nm抽运光的注入在掺铒光纤中,分别引入非线性布里渊增益和线性掺铒光纤放大器(EDFA)增益。实验结果表明,BEFL工作在单纵模状态,输出信噪比高(>40dB),抽运阈值低(～20mW),输出功率大(>10mW),且布里渊抽运光不仅决定BEFL的输出波长,更对其抽运阈值和出光功率有重要影响。     

线形复合腔掺铒光纤激光器的研究

首先介绍了线形腔掺饵光纤激光器的谐振腔理论，接着给出一种结构新颖的光纤激光器——线形复合腔掺饵光纤激光器的结构，得到了它的激光光谱及其输出功率，最后对其存在的问题进行简要的分析，提出了改进的措施．     

单纵模多环形腔掺铒光纤激光器及其稳定性

介绍了一种多环形腔结构(MRC)的单纵模(SLM)掺铒光纤激光器(EDFL).这种激光器通过在主环形腔中插入充当模式滤波器的三个长度不等的无源次级环形腔,并结合腔内光纤布拉格光栅(FBG)形成多环形腔掺铒光纤激光器结构,多环形谐振腔可保证激光器的单纵模输出。讨论了使激光器运行在单纵模状态的谐振腔理论。同时,为了提高系统输出的频率稳定性,采用外光注入方法有效地抑制了模式跳变和拍噪声,改善了输出谱特性。实验得到在1550.225nm处输出功率约3.6dBm,信噪比(SNR)>35dB的单纵模输出光,且测得线宽小于500Hz.     

掺铒光纤环形激光器输出波长的研究

为了得到掺铒光纤环形激光器的激光运行波长与掺铒光纤长度和耦合比之间对应关系,基于3能级的速率方程采用解析方法进行了理论分析,并通过实验给予验证,分别取得了激光运行波长随掺铒光纤长度和耦合器耦合比变化的数据。结果表明,随着光纤长度的增加,激光的输出波长往长波方向移动,输出波长为1563nm 时输出功率最大,掺铒光纤最佳长度大约为11.5m,耦合比越大,激光的输出波长越短。这一结果对改变耦合比进行光纤激光器激光波长调谐的设计有很大帮助。     

双波长环形腔掺铒光纤激光器输出的稳定性

使用掺铒光纤平均反转粒子数模型推导了双波长激光器平衡振荡需满足的条件,并据此设计实验系统,对抽运功率、模式损耗以及波长间隔对输出功率的影响进行了实验研究.结果表明,可通过调节腔内损耗谱实现掺铒光纤环形腔内多波长激光输出,双模平衡振荡条件在远离阈值点情况下成立;可变衰减器的稳定性对双波长平衡的影响极大,允许的偏离值小于0.4 dB;而起振波长的偏离对双波长平衡的影响较小,大于1 nm的波长偏离才会导致平衡破坏;掺铒光纤的非均匀加宽效应允许平衡时损耗在一定范围内波动,这有助于提高激光器的输出稳定性,30 min内1546 nm和1556 nm双波长的功率波动小于0.5 dB.     

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。     

波长可调谐掺铒光纤激光器的特性研究

利用我们已经研制成功的不依赖于偏振的声光可调谐滤波器(AOTF)作为调谐元件,提出一种新型的线性腔的波长可调谐掺铒光纤激光器.这种激光器的结构简单,调谐范围可达60nm,而且调谐速度快,调谐非常方便. 从三能级速率方程出发,结合线性腔的激光器理论及调谐器件AOTF的滤波原理,从理论上对这种激光器的输出特性进行了分析,得到输出功率、抽运阈值功率和斜率效率随波长变化的解析式.计算了满足位相匹配条件的中心波长分别为1533 nm,1553 nm及1570 nm时激光器输出功率随波长的变化.当抽运功率为40 mW时,输出功率约为6.7 mW,抽运阈值功率为4.3 mW,3 dB线宽约0.7 nm,而且不同中心波长的激光输出稳定.通过调节抽运功率、降低损耗以及改善滤波器性能等方式,可以将3 dB线宽减少至0.4 nm.(OD5)     

注入锁定光纤环形腔激光器实验研究

利用注入锁定技术,将中心频率稳定、窄线宽的DFBLD作为主激光器,将光纤环形腔激光器作为从激光器。在实现注入锁定后,利用光纤环形腔谐振特性,在效压窄了注入光线宽。得到了中心频率稳定,较之DFBLD线宽更窄的输出激光,目前线宽已被压窄到70kHz。     

掺铒光纤环形腔近阈值点特性的实验研究

本文报道关于掺铒光纤环形腔在近阈值点处特性的实验研究．指出了阈值点在输出光线宽上的反映，提供了输助判断阈值点新的途径．基于零拍法，无需外部输入光源，利用腔内放大自发辐射光的谐振，我们提出了有源腔精细度测量新的辅助方法．     

拉曼光纤激光器的初步研究

采用标准单模石英光纤作为拉曼增益介质,国产镀膜镜作为谐振腔镜,在1064nm 光纤 激光器的泵浦作用下,在波长1123nm 获得了一级拉曼激光输出。实验观察了激光的形成过程。     

掺Yb~(3+)光纤环形腔与直腔激光器的比较研究

对带尾纤半导体激光器 (LD)抽运的掺Yb3 + 光纤环形腔与直腔激光器进行了比较研究。改变腔结构 ,则激光输出波长改变。环形腔激光器具有较低的腔损耗及阈值 ,而直腔激光器输出激光则有更窄的光谱半功率宽度(FWHM )。     

工作在L-波段的可调谐环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种波长调谐范围达 4 5nm的L 波段环形腔掺铒光纤激光器。利用偏振调谐的方法 ,可以使该激光器的工作波长在 15 6 0nm到 16 0 5nm范围内调谐 ,调谐范围几乎覆盖了整个L 波段。环形腔内用两段铒光纤作为增益介质 ,采用二次抽运方式 ,由一 980nm激光器抽运其中一段铒光纤产生的放大自发辐射作二次抽运源 ,再对腔内的两段铒光纤进行抽运 ,使它们的增益谱位移到L 波段 ,获得稳定的激光输出。实验中还对环形腔输出耦合器的输出耦合比对激光功率的影响作了研究     

超短脉冲掺Yb3+光纤激光器实验研究

报道了使用976nm半导体激光器作为抽运源。以掺Yb^3 光纤作增益介质构成环形腔激光器产生超短脉冲的实验研究。在腔体净群速度色散为正的掺Yb^3 光纤环形腔激光器中，采用非线性偏振旋转的相加脉冲锁模技术。通过调节偏振控制器的方向和减少腔内损耗，实现稳定的锁模运转。用示波器观察光纤激光器在时域的输出特性，在抽运光一定的情况下，随着光偏振状态的变化，光纤激光器锁模激光的变化呈现稳定和不稳定两个区域。在不稳定锁模区域，激光为不规则的脉冲。通过仔细调节光纤偏振控制器的位置，当光纤偏振控制器在某一适当位置时。激光器工作在稳定的锁模区域。获得最大功率为9．46mW，脉冲激光光谱宽度为10nm．脉冲的重复频率为15．4MHz。     

掺Yb3+全光纤环形腔主动调Q光纤激光器

报道了用976 nm激光二极管(LD)抽运掺Yb~(3 )增益光纤,用光纤耦合的声光调制器(AOM)实现全光纤环形腔主动调Q激光输出的实验研究。激光器的调制频率在200 Hz～60.9 kHz之间调节时获得稳定的调Q脉冲输出。当抽运光功率为183 mW,调制频率为500.2 Hz时,获得输出峰值功率为2.7 W,脉冲宽度为53.2 ns,单脉冲能量为145.5 nJ的激光脉冲,激光器的输出波长为1030 nm。当Q开关关闭时间较短时,从实验中观察到高低脉冲间隔输出的情况,利用调Q原理给出了相应解释。从实验和理论上分析了调制频率和抽运功率对激光器输出脉冲的影响,并进行了相应的计算,计算值和实验结果符合得较好。     

环形腔高掺Er3 窄线宽光纤激光器实验研究

报道了采用光纤光栅（FBG）短直腔选频结构的环形腔窄线宽光纤激光器。采用约3m长高掺Er^3光纤，LD抽运阈值功率约为11mW，在25mW976nm有效抽运功率时输出信号功率为2．65mW，斜效率约为15％；输出激光3dB线宽小于0．01nm，20dB线宽小于0．04nm，边模抑制比（SMSR）为48dB；观察到输出信号光波长漂移范围为0．06nm。