谐振式集成光学角速率传感器光源的研究

文中对谐振式集成光学角速率传感器(IORS)关键器件之一--大功率、窄线宽光源进行的分析与实验表明,为达到优于1(°)/h的分辨率,光源的线宽应小于300kHz;在实验研究中采用大功率、窄线宽的半导体激光器(LD)泵浦Nd:YAG激光器和光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-LD)作为光源,分别应用于保偏光纤谐振腔构成的IORS的实验装置,实测谐振腔的清晰度与理论计算值是一致的.     

分布反馈光纤激光器应用技术研究进展

近年来,随着相干探测技术的飞速发展,单频激光器获得了极大的关注。其中,分布反馈光纤激光器同时具有本征单纵模和高度环境敏感的振弦结构的特点,在低噪声单频光源和光纤激光传感技术领域都有着重要的应用价值。以应用需求作为引领,对分布反馈光纤激光器在窄线宽光源和光纤激光传感器技术中的相关研究应用进行了综述,按照应用中对分布反馈光纤激光器的频响特性要求的不同,归纳总结了相关技术的研究进展,并对比了不同分布反馈光纤激光器频响处理手段的适用性,最后对分布反馈光纤激光器未来的应用前景进行了展望。     

单纵模波长可开关的环形腔光纤激光器

提出并实现了一种单纵模窄线宽输出、波长可开关的光纤激光器.该激光器采用环形腔结构,利用一段未抽运的掺铒光纤(EDF)的饱和吸收效应来实现光纤激光器的单纵模运转与窄线宽输出;同时利用1×2光开关和2个并联的不同中心波长的光纤光栅(FBG)的选波作用,通过控制光开关的电压信号,实现2个输出波长的可开关功能.在17.5 dBm的掺铒光纤放大器(EDFA)输出功率下,获得了2.5 dBm峰值功率,3 kHz线宽的单纵模激光输出;并且输出光的波长在控制电压的作用下可在1545.2 nm和1556.4 nm两个波长之间任意选择.     

单纵模窄线宽光纤激光器的研究

单纵模窄线宽光纤激光器已经在石油勘探、光纤传感器和海底通信等领域得到很好的应用。目前可用于实现窄线宽输出的技术主要有使用基于光纤布拉格光栅（FBG）的线宽压缩结构、基于饱和吸收体的模式选择技术以及基于复合腔的激光器结构。为此着眼于如何实现激光器的单纵模窄线宽输出,技术上主要研究应用于两大腔体结构的线宽压缩技术,并在此基础上提出改进方案。     

100mW窄线宽低噪声光纤激光器的实验研究

利用国产高掺镱光纤和光纤布拉格光栅(FBG)对,通过分布布拉格反射式(DBR)谐振腔结构设计,实验研究了高功率、窄线宽、低噪声的光纤激光器;并对其输出激光特性进行了研究.同时,制作完成了一台全光纤结构的光纤激光器样机.     

光反馈对光纤光栅外腔半导体激光器特性的影响

主要研究了外加光反馈对光纤布拉格光栅外腔半导体窄线宽激光器特性的影响。在研究温度对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长影响的基础上,设计了强度可调的外加光反馈系统,并利用延时自外差法测试外腔半导体激光器的线宽,从实验上分析了不同强度的外加光反馈对外腔半导体激光器线宽和噪声的影响。实验结果表明,在外加光反馈强度逐渐增强的过程中,激光器线宽逐渐变窄。当反馈比为-22dB时,激光器线宽被压窄至原始线宽的15%。与此同时,在相同的反馈变化下,激光器的相对强度噪声开始无明显变化,直到反馈比达到-27dB。再继续增大反馈强度,相对强度噪声显著增大,激光器内部发生相干崩塌。     

一种新型窄线宽掺铒光纤激光器

为了实现稳定的窄线宽激光输出,设计了一种基于有源光纤环形滤波器的窄线宽掺铒光纤激光器,对其系统原理和实验分析进行了讨论。在环形腔中熔接一支分光比为50∶50的2×2熔融拉锥型耦合器,并且通过在该耦合器另外两端熔接一段长2 m的有源光纤,构成有源光纤环形滤波器,实现压窄线宽的目的。实验结果表明,在熔接环形滤波器后,输出激光边模得到明显抑制;在0~400 MHz频谱范围内,激光工作在单纵模运转状态;输出激光的3 dB线宽为3.4 kHz。     

小信号低频电流调制下激光频移数学模型

激光通过光纤传输时,线宽越窄,受激布里渊散射的阈值就越低.高功率激光很容易产生受激布里渊散射,影响光信号的传输.对大功率半导体激光器进行小信号电流调制是解决这一问题的方法之一.在正弦小信号调制电流作用下,分布反馈式半导体激光器(DFB-SLD)输出的激光会发生频率偏移,光源线宽展宽,从而可以提高受激散射阈值,进而降低传...     

窄线宽光纤激光振荡器研究进展（特邀）

窄线宽光纤激光器在遥感探测、非线性频率转换和光束合成等领域具有重要的应用价值。介绍了窄线宽光纤激光振荡器的典型谐振腔结构及其工作原理,从实现更窄线宽的角度梳理了单频选模技术,从获得更高功率的角度梳理了功率提升技术,综述了窄线宽光纤激光振荡器的研究现状,并对窄线宽光纤激光技术的发展进行了展望。     

反向光纤耦合器反向隔离特性研究

高功率窄线宽光纤激光器具有线宽非常窄,相干长度非常长等独特激光特性,目前广泛应用于材料加工,生物医疗等各个领域.反向光纤耦合器是高功率窄线宽光纤激光器核心光纤器件,反向光纤耦合器普遍采用端面泵浦耦合技术制备,其在高功率窄线宽光纤激光器实际应用过程中,对反向光纤耦合器反向隔离度特性的研究可以提高对泵浦光源的保护作用.主要...     

利用全光纤自外差系统研究光纤光栅半导体激光器的线宽

以带光纤尾纤引出式微体声光移频器（ＡＯＦＳ）为基础,用全光纤结构的延迟自外差激光器线宽测量系统（分辨率为５０ｋＨｚ）,其中声光移频器插入损耗仅为２．９ｄＢ,大大提高了信噪比。采用该系统对窄线宽１．３μｍ光纤光栅半导体激光器（ＦＢＧ－ＬＤ）进行了测量,测得激光器线宽的典型值为１．５ＭＨｚ,同时分析了测量系统近端反射光对线宽测量精度的影响以及ＦＢＧ－ＬＧ的线宽压窄特性,最后验证了ＦＢＧ－ＬＤ 输出线宽     

Phase-Conjugate External-Cavity Diode Laser

An external-cavity diode laser based on self-pumped phase-conjugate optical feedback is reported. An antireflection-coated diode laser is subjected to strong phase-conjugate feedback from a photorefractive Ce-doped$hboxBaTiO_3$crystal. This provides narrow laser linewidth and good stability. Inherent linewidth of 25 kHz and relative frequency stability of$1.5,times 10 ^-8$(at 100 s) are demonstrated. Due to phase-conjugate feedback, the laser is insensitive to mechanical drifts and misalignment of the feedback element.     

高稳定度窄线宽激光器的研究

介绍了3种不同类型的高稳定度窄线宽激光器的研究进展.基于Littman结构和饱和吸收光谱稳频技术,研制了稳频外腔半导体激光器系统,输出波长为780.2 nm,频率稳定度1 MHz,不失锁时间大于12 h.利用边带稳频技术将分布反馈(DFB)激光器的输出波长稳定在Cs原子的吸收谱线的边带处,引入数字信号处理器(DSP)全数字稳频控制技术,实现了自动找频和稳频,获得波长为852.3 nm的稳频激光输出,24 h内频率漂移为±2 MHz.利用国产磷酸盐玻璃光纤作为增益介质,实现了一台高功率单纵模光纤激光器,制作的厘米级激光器实现了最大输出功率100 mW,利用外部光反馈实现单偏振运转,测得输出线宽为2 kHz,偏振消光比优于35 dB.     

Frequency noise reduction of visible InGaAlP laser diodes bydifferent optical feedback methods

The emission spectra of several commercial InGaAlP laser diodes operating in the visible range were investigated. Strong relaxation sidebands at frequency spacings up to 2 GHz were observed in the field spectra. By using optical feedback from an external high-finesse resonator, the laser line-width was reduced from a few hundred megahertz to less than one megahertz. However, only a small part of the laser power was found within the narrow bandwidth, whereas most of the power finds itself in relaxation sidebands a few gigahertz apart from the carrier. The frequency noise reduction was investigated by using an external cavity configuration. With a short cavity length the relaxation oscillation sidebands were completely suppressed, and the laser linewidth was reduced to a few megahertz. Additional strong reduction in the laser linewidth to roughly 50 kHz was obtained using a combination of the external cavity laser with optical feedback from an external high-finesse resonator     

千赫兹量级窄线宽半导体激光器研究进展

窄线宽半导体激光器由于其高单色性、低频率噪声、高可调谐性等优点,广泛应用于高速相干光通信、分布式传感、激光雷达等领域.随着高品质因子(Q)光学谐振腔、硅光异构集成芯片等技术的发展,窄线宽半导体激光器近十年经历了革命式发展,线宽压缩至千赫兹(kHz)量级,甚至到亚千赫兹量级.文章阐述了千赫兹量级窄线宽半导体激光器的最新进展,针对不同压缩线宽机制的窄线宽激光器进行了分类介绍,深入讨论了优化耦合系数、减少外腔损耗等对窄线宽激光器性能的影响,并针对未来应用需求展望了千赫兹量级窄线宽激光器在进一步压缩线宽、提升输出光功率方面的发展方向.     

基于CPM-FBG的单频窄线宽DFB光纤激光器

利用电弧放电对光纤Bragg光栅(FBG)折射率的调制作用,提出了基于折射率周期调制(CPM)FBG的单频窄线宽分布反馈(DFB)光纤激光器方案。建立了CPM-FBG的数学模型并进行了仿真,验证了CPM-FBG的相移光栅特性;在掺铒光纤(EDF)上制作出CPM-FBG,形成了DFB单频窄线宽光纤激光器,激光器阈值功率为25.4mW,3dB线宽为805Hz,边摸抑制比大于48.8dB。     

Nonlinear dynamics of a laser diode with optical feedback systemssubject to modulation

The nonlinear dynamic behavior of a direct frequency-modulated diode laser with strong optical feedback is examined and compared to a laser diode subject to electro-optically modulated, strong optical feedback. Direct modulation is achieved by sinusoidal modulation of the diode laser injection current. Electro-optic modulation is achieved by applying a sinusoidal voltage to an intracavity phase modulating element. The output state (characterized by the output power versus time, the intensity noise spectrum and the optical frequency spectrum) for both types of modulation is dependent on the ratio of the modulation frequency to the external cavity resonant frequency, and the modulation power. A number of distinct states are observed: conventional amplitude modulation (with FM spectra); multimode, low-noise amplitude modulation; multimode, high-noise amplitude modulation; periodic limit-cycle operation; quasi-periodicity; chaos; low-frequency fluctuations; and mode-locking. There are significant differences between the direct and electro-optic frequency-modulation cases. The onset of the dynamic instability is characterized as a noisy period-one oscillation for direct modulation and a low-frequency fluctuation for intracavity electro-optic modulation. Phase portraits produced experimentally with the use of a digital phosphor oscilloscope are shown to agree well with those constructed from output power versus time data. This represents an experimental method for examining the dynamics phase portraits in real-time     

Characteristics of a grating-external-cavity semiconductor lasercontaining intracavity prism beam expanders

A grating tuned external cavity semiconductor laser incorporating a gradient-index rod lens and a pair of intracavity silicon prism beam expanders was constructed using a configuration aimed at simultaneously achieving the following objectives: the ability to operate at any external cavity longitudinal mode without tuning gaps caused by residual resonances of the laser diode cavity, stable feedback coupling between the diode and external cavities, narrow optical linewidth, and a high degree of external cavity longitudinal sidemode suppression     

窄线宽光纤激光器

为满足传感系统的需求,研制了1 550nm单频窄线宽光纤激光器,采用环形腔结构,利用976nm激光器作为泵浦源,高掺杂掺铒光纤作为增益介质,以低掺杂掺铒光纤作为饱和吸收体,得到稳定的窄线宽激光输出。泵浦功率为200mW时,得到输出功率为21mW,线宽为7.2kHz,波长稳定度为1.26pm,相对强度噪声≤-102dB/Hz1/2。     

一种新颖的自反馈光注入单频窄线宽光纤激光器

报道一种基于自反馈光注入的单频窄线宽光纤激光器。激光器采用线形腔结构,用高掺杂Er3+光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈与腔内振荡激光干涉,形成折射率光栅与增益光栅共同作用选择纵模,获得稳定的1 549.85 nm单频窄线宽激光输出。在975 nm单模激光二极管(LD)抽运下,激光器的抽运阈值光功率为13 mW。当抽运光功率为112 mW时,最大输出信号光功率为30.6 mW,对应的光-光转换效率为27.3%,斜率效率为30.2%,信噪比大于50 dB。采用延时自外差方法测量线宽,当使用30 km单模光纤延迟线时,测量得到激光器的3 dB线宽为4.0 kHz。