利用非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器

提出了一种基于非线性偏振旋转(NPR)效应的可调谐多波长掺铒光纤(EDF)激光器,非线性偏振旋转诱导的强度相关非均匀损耗有效地抑制了均匀加宽增益介质掺铒光纤中的模式竞争,使光纤激光器在室温下产生稳定的多波长输出。其中利用保偏光纤和偏振相关隔离器组成的等效Lyot 双折射光纤滤波器作为波长选择器件,该滤波器可以通过选择合适的双折射光纤长度改变波长间隔,调节偏振控制器改变偏振态实现对波长的精密调谐。实验采用10 m长的保偏光纤(PMF),得到了波长间隔为0.35 nm、最多17个波长的稳定激光输出,并且实现了输出波长在4 nm范围内的连续可调谐。分别采用10:90、30:70和50:50的输出耦合器,激光信号分别从10%、30%和50%的端口输出,得到了最多17、14和13个波长的输出,其波长功率浮动分别为13 dB、10 dB和7 dB,另外,其最大输出功率分别为-7 dBm、-3 dBm和0 dBm。实验结果表明,输出耦合器输出端比例越大,输出波长就越少,各波长激光输出功率越平坦,且输出功率越高。     

一种新型可调谐多波长光纤激光器的研究与设计

研究基于非线性偏振旋转实现多波长光纤激光器的机理和方法,利用等效Lyot双折射光纤滤波器作为波长选择器件,设计了一种室温条件下可调谐多波长光纤激光器简化结构,使激光器更易于全光纤集成.该设计实现了输出波长在一定范围内连续可调谐,具有稳定多波长输出的优点,是未来密集波分复用通信系统的理想光源.     

基于Sagnac环和M-Z级联的可调谐掺铒光纤激光器

提出了一种基于Sagnac环和M-Z级联滤波的可调 谐掺铒光纤(EDF)激光器,实验测得M-Z滤波器 的梳状谱周期为2.2nm。将一段长为10m的保 偏光纤(PMF)作为Sagnac环滤波器中的高双折射光纤,并测 得其梳状谱周期为0.42nm。谐振腔中加入一段15km长的单模光纤(S MF),用来产生非线性效应,稳定激光输 出。实验获得的单、双波长的激光线宽均小于0.07nm,峰值功率大 于－17dBm,边模抑制比(SMSR)大 于32dB,单、双波长激光的输出功率最大波动均小于1.2dBm。对加在M-Z上的驱动电压与Sagnac环 中的偏振控制器(PC)进行调节,实现了各波长激光在2.2nm范围内 整体连续可调谐。     

基于双芯光纤滤波器和非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器

提出一种基于双芯光纤滤波器和非线性偏振旋转效应(NPR)的多波长掺铒光纤激光器。使用双芯光纤构成紧凑型全光纤马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪型滤波器作为波长选择滤波器件,利用激光谐振腔中的非线性偏振旋转效应,通过调整光纤偏振控制器(PC),在室温下得到稳定的多波长激光输出。输出激光的工作波长左右漂移小于0.02nm,输出峰值功率波动小于0.4dB,具有良好的功率和波长稳定性。     

基于高双折射光纤环形镜L-band EDFA增益平坦实验

采用高双折射光纤环形镜进行了L bandEDFA的增益平坦实验。调节环内的偏振控制器,可以改变环的反射谱或透射谱的位置和深度;改变环内高双折射光纤的长度,可以改变环的反射谱或透射谱的波长响应周期。适当选取双折射光纤的长度和调节偏振控制器使环形镜的反射谱EDFA的增益谱相匹配。实现了L bandEDFA的增益平坦。双级结构的L bandEDFA经高双折射光纤环形镜平坦后,在1570～1595nm范围内,平均增益18.6dB,增益平坦度达±0.57dB。     

纤内马赫-曾德尔结构优化光纤环镜滤波器研究

在单模光纤(SMF)上拉出级联对称缓锥,形成马赫 -曾德尔干涉仪(MZI)结构,将其置入光纤环镜中, 理论和实验研究了它对滤波器特性的改善。环镜滤波器的透射谱由MZI和Sagnac干涉 结合的非相干叠加而成,调谐MZI能实现可调谐滤波。实验表明,滤波器在自由 谱60nm(1425～1485nm)范围内可提高梳状滤波 器的滤波器特性,实现了可调谐滤波。本文结构输出波形稳定, 调制深度大于20dB,优化了光纤环镜滤波特性。     

级联光子晶体Mach-Zehnder干涉仪的可调谐滤波特性

基于液晶的电控双折射特性和光子晶体自准直特性,在二维光子晶体引入复合缺陷提出一种可调谐Mach-Zehnder 干涉(MZI)滤波器结构,应用液晶系统的自由能理论,推导了外加电压与液晶有效折射率的关系,并结合MZI 相位调制原理和光子晶体等效折射率理论,得到液晶的电控双折射特性与MZI 滤波器的输出光谱间的数学关系,运用时域有限差分法(FDTD)对滤波器的输出进行仿真模拟,并根据仿真结果对结构进行一级级联的优化设计。结果表明:通过控制外加电压的大小可以改变输出端的透射波长,达到可调谐滤波的效果,并且一级级联后的滤波效果比级联前有很大的改善,滤波的半波带宽从20 nm 减小为7 nm,可调谐范围从15 nm 增大为40 nm,因此可以通过进一步级联的方式使滤波器结构更加的优化,以便运用到光波分复用系统中。     

室温下稳定工作的多波长掺铒光纤激光器

对多波长掺铒光纤激光器进行了实验研究。通过在环形腔掺铒光纤激光器中引入一个全光纤相位调制器,在双折射光纤长度约为4．1m时,实现了室温下16个波长的稳定输出,波长间隔为0．8nm,满足ITU信道标准。而且通过改变双折射光纤的长度,可实现相邻时长间隔的精确调节。激射波长线宽小于0．1nm。功率谱比较平坦,在近12nm的谱宽内功率起伏小于dB。     

基于DMD滤波器的波长间隔可调谐的双波长单纵模光纤环形激光器

提出一种稳定的波长间隔可调谐的双波长单纵模环形光纤激光器。在复合环形谐振腔中,采用由数字微镜装置（DMD）滤波器和两个不同长度的次级环形谐振腔组成的多重滤波的方式来选择激光器的工作模式。其中,DMD滤波器可以从掺铒光纤的自发增益谱中任意选择两个波长并将它们耦合进光路中;次级环形谐振腔作为模式滤波器,可以保证激光器输出单纵模激射;利用非线性光子晶体光纤（HN-PCF）的四波混频（FWM）效应,使激光器输出均衡平稳的双波长激射。在室温条件下,不用移动实验装置中的任何器件,通过将位置不同的光栅映射在DMD滤波器上来实现双波长间隔可调谐,调谐范围为0.165nm到1.08nm,调谐步长为0.055nm。     

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。     

Tunable fiber laser based on a cascaded structure consisting of in-line MZI and traditional MZI

A tunable erbium-doped fiber (EDF) laser with a cascaded structure consisting of in-line Mach-Zehnder interferometer (MZI) and traditional MZI is proposed. The transmission spectrum of the in-line MZI is modulated by the traditional MZI, which determines the period of the cascaded structure, while the in-line MZI’s transmission spectrum is the outer envelope curve of the cascaded structure’s transmission spectrum. A stable single-wavelength lasing operation is obtained at 1 527.14 nm. The linewidth is less than 0.07 nm with a side-mode suppression ratio (SMSR) over 48 dB. Fixing the in-line MZI structure on a furnace, when the temperature changes from 30 °C to 230 °C, the central wavelength can be tuned within the range of 12.4 nm.     

Wavelength-switchable single-frequency erbium-doped fiber ring laser

We demonstrate a single-frequency and wavelength-switchable fiber ring laser obtained by a Lyot filter used in combination with a sampled fiber Bragg grating and a saturable absorber. The operating wavelength of the laser can be tuned, with a constant 0.8-nm step, in the range 1552.6-1555.8 nm. The tuning mechanism works on the rotation of the polarization of Lyot filter input signal. The structure of the laser is very simple regarding its characteristics: an output power of 6 dBm, with a signal-to-noise ratio higher than 60 dB and a spectral linewidth of 8 kHz.     

基于相移光栅的多波长掺铒光纤激光器的实验研究

提出了一种基于相移光栅(PSG)的多波长掺铒光纤激光器的结构。在该结构中,使用双相移点相移光栅作为波长选择器件,该光栅是在普通布拉格光栅上插入两个相移点而形成的。以980nm的激光二极管(LD)作为抽运源,通过调整偏振控制器(PC),在室温下得到了稳定的三波长激光输出。通过连续25min的观察,观测到输出波长的峰值波动范围小于0.6dB。研究了相移光栅激光器的温度特性,通过设置不同的温度(25℃～85℃),实现了此类基于相移光栅激光器的微调谐。该掺铒光纤激光器可同时输出多个稳定的波长,因此可应用于多波长干涉测量以及全光通信等领域中。     

Gain equalization multiwavelength lightwave systems usingacoustooptic tunable filters

An acoustooptic tunable filter is used to compensate for the gain spectrum variations in multiwavelength lightwave systems containing cascaded fiber amplifiers. Demonstrations of such systems using a circulating loop containing a fiber amplifier and an acoustooptic tunable filter have shown that differential gain compensations of up to 14 dB can be achieved for two arbitrary injected wavelengths     

基于3×3和2×2耦合器的非对称交错滤波器的设计

为提高MZI(马赫-曾徳干涉仪)型交错滤波器的输出光平坦度,扩大信道带宽,提出了由1个3×3和两个2×2单模光纤耦合器组成的全光纤级联MZI型交错滤波器,用传输矩阵法推导出了模型的输出谱和相关参数之间的表达式并进行了特性分析。结果表明:当耦合器的分光比和光纤干涉臂之差为定值时,可以产生理想的交错谱图。这种滤波器信道间隔为2nm。此外应用双环光纤辅助的方法可使得输出波形的顶端更加平坦,边模抑制比贴近理论值。     

全光纤粗锥MZ级联PCF-FP结构双参数特性研究

为了在测量NaCl溶液浓度的同时实现对温度的监测,提出了一种基于马赫-曾德干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）级联法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer,FPI）的干涉型传感器。在单模光纤上通过熔融放电制作出一对腰锥直径155 m、间隔1.5 cm的MZI,其对比度为10 dB、周期29.85 nm;在MZI尾纤的一端与光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber,PCF）相对熔接并在距熔接点176 m处将PCF切平,形成对比度为8 dB、周期为5.71 nm的FPI。实验选取1 535~1 555 nm波段MZI和FPI的干涉波谷特征波长,在0~150℃的温度和0%~24%的NaCl溶液浓度变化范围内测得MZI的温度和折射率灵敏度分别为50 pm/℃和9.97 nm/RIU,线性度均大于0.97;而FPI的波谷特征波长对折射率不敏感,温度灵敏度约为8.3 pm/℃,线性度为0.98。最后,通过构建温度-浓度函数关系矩阵得出了对温度和NaCl溶液浓度的灵敏度矩阵。该干涉型传感器对温度和NaCl溶液浓度表现出良好的灵敏度和线性度,可实现上述双参数的同时测量。     

High-input-power saturation properties of apolarization-insensitive semiconductor Mach-Zehnder interferometer gateswitch for WDM applications

We propose that a polarization-insensitive Mach-Zehnder interferometer (MZI) switch is useful for optical gate elements, especially if multiwavelength signals are input. This device has high-input-power saturation properties, which shows that both the operating voltage and the extinction ratio do not change when the optical input power reaches at least +18 dBm. A high extinction ratio of 30 dB was achieved in the wide-wavelength range of 20 nm. Moreover, the extinction ratio can be improved by up to 45 dB by using a cascaded configuration to decrease crosstalk. These results indicate the MZI gate switch is well suited to wavelength-division multiplexing (WDM) network components     

Multiwavelength Erbium-Doped Fiber Laser Employing Cavity Loss Modulation

A novel and simple multiwavelength erbium-doped fiber laser is proposed and demonstrated. The combination of a polarization scrambler and a polarizer is employed to induce polarization-dependent-loss modulation. The loss modulation induced multiwavelength lasing by alleviating the mode competition caused by homogeneous gain broadening of the erbium-doped fiber. As a result, 11-wavelength lasing operation with wavelength spacing of 0.8 nm has been achieved. The output power distribution is quite uniform and the power fluctuation of each wavelength is smaller than 0.6 dB.     

基于全光纤M-Z干涉仪的ASE光源增益谱平坦滤波器研究

基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,在Matlab软件中,利用优化的迭代算法、Least Pth-norm算法和AMPSO算法,提出一种用于平坦掺Er光纤(EDF)放大自发辐射(ASE)光源增益谱的级联MZI型全光纤滤波器的优化设计方法,并进行了实验研究。结果表明:采用该方法设计的级联MZI型全光纤滤波器可以有效改善ASE宽带光源输出光谱的平坦度,被平坦波段(1525～1540nm)范围内输出光谱的不平坦度小于±0.73dB,整个C波段光谱3dB带宽为36.344nm。