双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的实验研究

通过采用长度为2m、入纤功率为1W的双包层Er3+/Yb3+共掺光纤作为增益介质所进行的双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的实验,得到了波长为1563.596nm、功率为242mW的激光输出     

光纤参数对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的影响

为了研究掺杂浓度、包层尺寸对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的影响,根据双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器产生激光的机理,基于速率方程,采用改变Er3+,Yb3+掺杂浓度、内包层尺寸等光纤参数的方法,得到了双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器随光纤参数变化的特征结果。结果表明,在Er3+掺杂浓度不变的情况下,增大Yb3+的掺杂浓度,可有效地提高激光器的输出功率;在Yb3+掺杂浓度保持不变的情况下,增大Er3+掺杂浓度,也可提高激光器的输出功率,但提高的幅度不明显;减小内包层尺寸,激光器的最佳光纤长度随之减小。     

光纤光栅主动稳频的短直线腔单频光纤激光器

利用1.8cm长的Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤作为增益介质制作了一个可调谐的短直线腔窄线宽单偏振单纵模光纤激光器。其谐振腔反射镜由高反射率的光纤布拉格光栅(FBG)和低反射率的保偏光纤FBG构成,使用976nm单模半导体激光器作为抽运源。当进入谐振腔的抽运功率为360mW时获得了输出功率65mW,信噪比大于70dB,线宽约为3kHz,偏振消光比达到40dB的激光输出。另外,通过使用压电陶瓷(PZT)调节增益光纤的长度实现了激光波长的电调谐,其调谐斜率约为14.2 MHz/V。采用边频锁定的方式进行主动稳频,使得激光输出的长期频率波动从25MHz/10s减少到了2.5MHz/h,从而实现了全光纤结构的高功率、高频率稳定性的单频光纤激光器。     

基于闪耀光栅的可调谐Er3+/Yb3+共掺光纤激光器

报道了一种结构简单、调谐方便的宽带可调谐Er3+/Yb3+共掺光纤激光器.采用半导体激光二极管(LD)作为抽运源,以大模面积Er+/Yb3+共掺双包层光纤为增益介质,利用闪耀光栅作为波长选择器件,实现了1550 nm波段稳定的可调谐激光输出,调谐范围达36 nm,几乎覆盖了整个荧光谱宽度.整个调谐范围内,输出激光线宽小于0.08 nm.输出功率随波长的变化而变化,在25 nm调谐范围内激光功率不低于400 mw.波长为1543.86 nm时获得最大输出功率510 mW,斜率效率为26%.这种光纤激光器具有效率高、线宽窄、调谐范围大、输出稳定等优点,可用于密集波分复用(DWDM)光纤通信系统和高精度光纤传感系统.     

基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器

研制了一种基于可调F-P滤波器的线性波长扫描窄线宽光纤激光器。该激光器采用环形腔结构,以高增益掺Er3+光纤(Er30-4/125)作为增益介质,以保偏掺Er3+光纤(EDF08-PM)作为可饱和吸收体抑制跳模,同时结合F-P滤波器选频,获得了单频窄线宽的激光输出。通过线性调节F-P滤波器的驱动电压,实现了对激光器波长的线性扫描。在两只975nm单模激光器的双向泵浦下,实验中测得激光器阈值为15mW,最大输出功率为24.3mW,3dB线宽约为5.2kHz。当F-P滤波器在6.1~10.2V的线性电压驱动下,激光器波长的线性扫描范围为1 542.404~1 558.836nm。     

保偏光纤饱和吸收体单频窄线宽光纤激光器

研制了一种基于保偏(PM)光纤可饱和吸收体结合光纤光栅Fabry-Perot(FBG F-P)标准具的单频窄线宽光纤激光器.该激光器以高增益掺Er3+光纤(EDF)作为增益介质,采用行波环形腔消除空间烧空效应,并结合FBG F-P标准具选模,实现激光器单频运转.用一段PM EDF作为可饱和吸收体抑制跳模,以获得高效、稳...     

基于透射体布拉格光栅频谱组束的实验研究

基于透射体布拉格光栅频谱组束的设计方案,采用半导体激光器作为泵浦源,以双包层Er3+/Yb3+共掺光纤为增益介质,报道了两束光纤激光频谱组束的实验结果.作为一种激光合成方法,在两束光纤激光输出功率分别为0.48 W和0.71 W、光栅实际衍射效率不到40%的情况下,实现了组束功率为0.56 W,绝对组束效率约为47%的组柬激光输出.并分析了实验过程中影响组束效率的因素.     

高功率窄线宽光纤放大器及放大线宽特性

研制了高功率窄线宽光纤放大器.该放大器采用双级放大结构,其中第一级预放为掺Er3+光纤放大器,第二级功率放大采用10 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质,抽运源采用两支波长为980 nm的大功率激光二极管.当抽运功率为10.7 W时,得到放大激光输出功率为1.94 W,光一光转换效率为17%,斜率效率20%.采用延迟自外差方法对种子激光器及各级放大器输出的激光线宽进行了测量,测量结果表明窄线宽激光谱线经过掺Er3+光纤与双包层光纤放大后均有不同程度的明显展宽.分析认为激光线宽展宽的主要原因是由于种子激光器中弛豫振荡或自脉冲的强度波动引起的自相位调制.     

光纤激光外腔频谱组束的实验研究

实验中采用激光二极管作为泵浦源、大模面积Er3+Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质,利用傅里叶变换透镜、闪耀光栅和输出耦合镜组成的外腔结构,实现了两路Er3+Yb3+共掺双包层光纤激光器的频谱组束。在单路光纤激光器的最大输出功率为520 mW和545 mW、光栅衍射效率为80%的条件下,获得了690 mW的组束功率,组束效率为65%,同时对组束激光的光束质量进行了评估。测得水平和垂直方向的光束质量因子分别为M2x=1.592,M2y=1.335。     

中红外氟铟基玻璃及光纤激光器最新研究进展(特邀)

3～5μm波段包含了大气的传输窗口和许多气体分子的吸收带，因而3～5μm中红外光纤激光器在大气遥感、生物医学、材料加工等领域具有广阔的应用前景。近年来，中红外光纤激光器的输出波长不断向长波长扩展，而实现中红外光纤激光输出的关键在于增益光纤材料的选择。氟铟基玻璃具有较宽的中红外透过窗口和较低的声子能量，因而氟铟基玻璃可以作为增益光纤材料应用于中红外光纤激光器领域。文中综述了从20世纪80年代至今，稀土离子掺杂氟铟基玻璃及氟铟基光纤激光器的代表性研究成果，回顾了氟铟基玻璃组分和玻璃结构的研究历程，介绍了氟铟基光纤的制备工艺，简述了稀土离子掺杂氟铟基玻璃和稀土离子掺杂氟铟基光纤激光器的最新研究进展。2018年，加拿大拉瓦尔大学的Maes等人利用Ho³⁺掺杂氟铟基光纤作为增益介质，在中红外光纤激光器研究领域取得突破性进展，在室温下获得了输出功率接近200 mW的3.92μm光纤激光输出。最近，利用1 150 nm激光作为泵浦源以及自研的Ho³⁺/Pr³⁺共掺杂氟铟基光纤作为增益介质，实现了～2.9μm波段中红外光纤激光输出，其最...     

Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的发光与1.54μm激光性能

介绍了用于1.54μm激光发射的Er3 /Yb3 共掺激光材料的发展,并着重介绍了Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃的光谱性质,及其在玻璃激光器、光纤激光器、光纤放大器以及光波导中的应用.最后,对Er3 /Yb3 共掺磷酸盐玻璃材料的发展前景作了展望.     

Effects of Yb:Er-codoping on suppressing self-pulsing in Er-doped fiber lasers

The effective pump rate for Er-doped fibers by using Yb codoping is analyzed. We show that the level of the pump power required to suppress the ion-pair induced self-pulsing in Er-doped fiber lasers can be significantly decreased by using Yb:Er-codoped fibers due to the increased effective pump rate. Our results show the potentiality of developing stable single-frequency or high-repetition-rate mode-locked fiber lasers by using high-gain Yb:Er-codoped fibers with laser diodes as pump sources.     

高性能单频光纤激光器研究进展:2017-2021（特邀）

单频光纤激光器以其独特的窄线宽、低噪声的激光特性,结合光纤系统高光束质量、高集成性以及免维护等应用优势,在冷原子物理、高分辨光谱分析、引力波探测以及远距离相干通信等前沿科学研究和应用领域具有广泛前景。伴随着光纤激光技术的快速发展,单频光纤激光器的性能在过去的二十年间得到了长足进步,单频光纤激光技术的基本体系逐渐建立。近年来,研究人员围绕高性能单频光纤激光器开展了一系列创新工作,在探索单频光纤激光的新机制、新结构,提升单频激光功率、压缩线宽、抑制噪声以及拓展工作波段等方面取得了不俗的研究成果。为此,笔者系统总结分析了近五年来高性能单频光纤激光器的研究进展,及时捕捉当前单频光纤激光领域研究趋势及所面临的新的发展瓶颈,并对单频光纤激光技术在新阶段的发展方向进行了展望。     

High efficient and narrow linewidth fiber laser based on fiber grating Fabry-Perot cavity

A high Er3+-doped narrow linewidth fiber laser based on fiber Bragg grating Fabry-Perot cavity was demonstrated. The spatial hole burning effect was restrained by a fiber Faraday rotator. Two short fiber Bragg grating Fabry-Perot cavities as narrow bandwidth filters discriminated and selected laser longitudinal modes efficiently. A stable single-frequency 1534.83 nm laser was acquired. Pumped by two 976 nm laser diodes and two-ended output, the fiber laser exhibited a 12 mW threshold. Total 39.5 mW output power and one end 22 mW output power were obtained at the maximum 145 mW pump power. Optical-optical efficiency was 27% and slope efficiency was 29.7%. The output power seemed to be saturated when pump power increased. The 3 dB linewidth of the laser was less than 7.5 kHz, measured by the delayed self-heterodyne method with 15 km monomode fiber. The high power narrow linewidth fiber laser can be used in high resolution fiber sensor systems.     

高效率低功率抖动运转的Yb：Er共掺杂光纤激光器

通过理论计算分析了共掺Yb杂后掺Er光纤的有效泵浦率，证明了Yb：Er共掺杂可以提高有效泵浦率。使用这种光纤，可以使抑制光纤激光器中离子对导致的自脉冲效应所需的泵浦功率水平大大降低。说明这种共掺杂光纤激光器不仅可以提高效率还可以稳定激光输出。     

掺铥光纤激光器研究进展

介绍了掺铥光纤激光器的基本结构以及工作原理;综述和分析了掺铥光纤激光器的研究国内外进展,阐述了掺铥光纤激光器可以采用几种不同的抽运源进行抽运,即LD抽运源、Nd∶YAG激光器抽运源、掺Yb3+光纤激光器抽运源以及色心、掺铒光纤激光器抽运源等。同时也指出了如何提高激光器输出特性的方法,即进一步改善交叉弛豫率、降低上转换以及热处理等。最后展望了掺铥光纤激光器在生物医学领域的应用前景。     

Highly stable low-noise Brillouin fiber laser with ultranarrow spectral linewidth

We demonstrate an all-fiber high-power single-frequency Brillouin fiber ring laser with maximum power of 100 mW at 1.55 /spl mu/m, which is actively stabilized by using the Pound-Drever-Hall frequency-locking scheme. Significant reduction (/spl sim/20dB) of both relative intensity noise and frequency noise was observed in the Brillouin Stokes radiation as compared with those noises of its pump source, a narrow-linewidth Er-doped fiber laser. Ultranarrow spectral linewidth of the Brillouin fiber lasers was investigated by both delayed self-heterodyne technique and heterodyne beat technique between two independent Brillouin fiber lasers.     

掺Yb~(3+)/Er~(3+)石英光纤中频率上转换的实验研究

首次报道了实验研究连续1064nm Nd:YAG激光器泵浦的掺稀土离子Yb~(3+)/Er~(3+)石英光纤中频率上转换过程。测量了掺Yb~(3+)/Er~(3+)石英光纤产生的频率上转换可见荧光谱,并用能量转移、受激态吸收和双光子吸收过程解释了467,546和667nm三条频率上转换荧光谱线的产生机理。     

高功率单频掺铒光纤激光技术研究进展（特邀）

近年来,在相干探测、激光雷达、激光冷却以及引力波探测等领域应用需求的驱动下,窄线宽、低噪声的高功率单频掺铒光纤激光技术成为国内外光纤激光技术领域的研究热点。简要介绍了近些年高功率单频掺铒光纤激光技术的研究进展,包括单频掺铒光纤激光器和高功率单频掺铒光纤放大器,分析了高功率单频掺铒光纤激光的发展趋势和面临的挑战,并对下一步的发展方向进行了展望。