掺铒光纤宽带光源的优化及光谱分割实验研究

实验研究了不同光纤反射镜和不同光纤长度下双程后向结构掺铒超荧光光纤光源的输出特性，提出了双程后向结构掺铒超荧光光纤光源的优化设计原则。利用光纤Michelson干涉仪和光纤Mach-Zehnder干涉仪，对其进行光谱分割，得到了1550nm附近(1542～1559nm)约20个波长的输出，波长间隔～0．8nm，不平坦度小于0．5dB，消光比大于14dB。     

双程后向结构铒光纤超荧光光源的理论分析

本文数值模拟了掺铒光纤超荧光光源的物理过程,对单程前向／后向结构光源的理论与实验结果进行了比较,两者达到了很好的符合,包括在输出信号频谱分布上,文中给出了有关双程后向结构光源特性的理论分析,首次表明,通过优化反射镜参数,在稳定的前提下,双程后向结构光源具有优于其他结构光纤光源的频带宽和泵浦率。     

Gamma radiation effects on erbium-doped fiber in superfluorescent fiber source

The radiation effects of two erbium-doped superfluorescent fiber sources (SFSs) are studied in gamma ray environment. Two types of output spectrum profile (twin-peaked spectrum and single-peaked spectrum) of SFSs are constructed by different configuration and parameters. The dependence of radiation-induced power loss and spectra evolution on the dosage is revealed. The results show that the amplitudes of radiation-induced power decrease are quite similar in two SFSs. But the mean wavelength variation of the single-peaked spectrum SFS is approximately 25 times smaller than that of the twin-peaked spectrum SFS. Compared to the twin-peaked spectrum SFS, the single-peaked spectrum SFS presents better radiation tolerance, which should have potential advantages in space applications.     

宽带、高稳定掺铒光纤超荧光光源

概述了掺铒光纤超荧光光源的基本原理、主要结构和特点;介绍超荧光光源的最新研究进展,报道我们研制的中心波长稳定的L波段超荧光宽带光源和单级掺铒光纤C L波段超荧光宽带光源。     

高功率高效率掺铒光纤超荧光光源

优化设计了高功率、高效率掺铒光纤超荧光光源的参数。采用商用掺铒光纤,针对双程后向结构,首先仿真了光源输出功率和带宽随掺铒光纤长度的变化,并用对等实验验证了模拟结果,初步确定掺铒光纤长度的优化范围;理论研究了反射镜反射率对光源性能的影响,计算出最佳反射率并模拟了该反射率下光源的输出光谱;实验研究了抽运功率对光源平均波长的影响,确定了优化的抽运功率范围,并进一步确定了掺铒光纤的优化长度。实验选用110mW抽运功率,13.74m掺铒光纤,获得了输出功率为46.9mW的高功率光纤光源,其抽运转换效率可达42.6%,且光源保持了约34.54nm的宽带宽。     

多波长掺铒光纤激光器的研究进展

概述了用于密集波分复用通信的多波长掺铒光纤激光器(MW-EDFL)的研究进展,介绍了实现多波长激光输出的多种方法,并对其原理、实验装置和研究结果进行了详细阐述和分析,展望了多波长激光器的发展方向。     

瓦级双包层光纤超荧光光源的实验研究

采用大功率半导体激光器抽运25m掺Yb双包层光纤，在单程装置中，前向(SPF)和后向(SPB)分别获得了1．46w和1．82w最大超荧光功率，斜度效率分别为23．4％0和29．2％，3dB带宽最大为11nm。采用特定范围波长双色镜作为前腔镜，形成双程前向(DPF)装置，获得最大超荧光输出功率2．12W，此时斜度效率为43．2％，中心波长在1070nm，输出光谱平坦性较好，3dB带宽从单程的11nm提高到42nm。     

线形复合腔掺铒光纤激光器的研究

首先介绍了线形腔掺铒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——线形复合腔掺铒光纤激光器的结构,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。     

一种高掺铒光纤超荧光辐射源

研制了一种采用反向结构,980nm激光二极管泵浦的掺铒超荧光光纤光源。仅使用长度为2.75m的高掺杂浓度的掺铒光纤作为增益介质,获得了输出功率高、光谱稳定的超荧光辐射。在波长1550nm处有23nm的ASE光谱平坦区。其最大输出光功率为8.6mW,输出功率稳定性为±0.02dB,阈值泵浦光功率为8.6mW,斜率效率达7.65%。     

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。     

基于掺镱双包层光纤的百瓦级全光纤结构宽带超荧光光源

构建了基于掺镱双包层光纤的超荧光种子源和放大器,实现了稳定运转的全光纤结构宽带超荧光光源,种子源经一级单程放大,获得百瓦级功率超荧光输出。该超荧光光源在高功率状态下无自脉冲、弛豫振荡、纵模起振。超荧光种子源中心波长1050nm,半峰全宽(FWHM)21nm,最大输出功率3W。放大级超荧光最高输出功率102W,斜率效率70%,FWHM 20.5nm。     

Er3 + /Yb3 + 共掺双包层光纤超荧光光源的实验研究

报道了基于双程后向单级泵浦结构的宽带Er^3＋/Yb^3＋共掺双包层光纤超荧光光源的实验研究结果。采用980nm泵浦源，通过优化泵浦功率和光纤长度，在波长1550nm处，实验仅用1mEr^3＋/Yb^3＋共掺双包层光纤获得了30．8mW的超荧光输出，泵浦斜效率为28％，光谱3dB带宽为35nm。     

多波长超辐射光纤光源的研制

研制了采用 980 nm激光泵浦双程反向结构 Er+ 3 掺杂辐射光纤光源。该结构与反射式光纤光栅滤波器相结合 ,获得了稳定波长输出线宽窄的多波长光纤光源     

大功率L波段全光纤超荧光光源

利用高功率泵浦的双包层Er^3＋／Yb^2＋共掺光纤（EYDF）放大器,对L波段小信号源进行放大,在1．668W泵浦光下,获得了波长范围在1568～1597nm、功率达216mW的超荧光输出。对单程和双程2种放大结构进行了比较详细的对比研究。结果表明：2种结构均可以得到高功率L波段超荧光输出,但双程结构具有比单程结构更高的转换效率和更大的增益;通过增加小信号源的功率,可以有效地抑止短波长激光的产生,并在一定程度上平坦L波段的光谱。     

用于高精度光纤陀螺的宽带掺铒光纤光源

综述了掺铒超荧光光纤光源的国内外研究发展现状,详细探讨了单程前向、单程后向、双程前向、双程后向等几种典型的光源结构;分析了掺铒超辐射型光纤光源的输出特性与泵浦光波长、泵浦功率、光纤长度以及光学反馈的关系;并介绍了当前为改善光源带宽、平均波长稳定性以及输出功率这三个主要参数以满足高精度光纤陀螺的需求所做的一系列探索及研究现状,指出了其技术难点,对掺铒超荧光光纤光源的研究具有一定的参考价值。     

Numerical Simulation on Broad-band Er-doped Superfluorescent Fiber Source Filter Using Long Period Chirped Fiber Grating

Given is an analysis of broad-band Er-doped superfluorescent fiber source（EDSFS） filter using long period chirped fiber grating by transmission matrix method. For our EDSFS attenuated amplitude demand and the flattened wavelength range demand, proposed are the key factors of designing such filters of high performances. The simulation result demonstrates that such type filters have an enough attenuation to flatten the dramatic increase in output amplified spontaneous emission（ASE） in the wavelength range of 1 529 nm～ 1 535 nm by choosing conformable fiber filter parameters such as chirped degree, original period, induced index change, length of the fiber filter, and then broad-band EDSFS could be achieved.     

泵浦功率对掺铒光纤光源性能影响的实验研究

超荧光掺铒光纤光源技术是高精度光纤陀螺的关键技术之一,其优劣直接影响陀螺的性能。在完成铒纤长度优化设计的基础上,实验分析了泵浦功率对掺铒光纤光源平均波长以及带宽的影响,同时在-20-60℃的温度范围内,测量了不同泵浦功率条件下掺铒光纤光源平均波长、带宽和输出功率随温度的漂移。实验结果表明,当泵浦功率在60—120mW范围内时,平均波长受泵浦功率的影响约为-6．5ppm／mW,可以根据光纤陀螺对输出功率和带宽大小的要求在此范围内选择合适的泵浦功率。最终装配样机的平均波长的长期稳定性（6h）达到5ppm（峰-峰值）,短期稳定性（1h）达到2ppm,可以在此基础上定制合适的光纤光栅滤波器,对ASE光谱进行滤波,使谱形满足高精度光纤陀螺的要求．     

掺铒光纤放大器(EDFA)的黑盒模型理论

根据掺铒光纤放大器(EDFA)两能级放大模型推导出黑盒模型(BBM,black box model),随后给出了黑盒模型的通用测量步骤及注意事项。该模型基于EDFA的外特性,运算速度快,同时考虑了EDFA的饱和、增益不平坦特性以及ASE噪声谱的非均匀性。它对于在现场实验前仿真和分析系统性能具有较高的实用价值.     

高平均波长稳定性超荧光光纤光源

光纤陀螺要求其光源具有高功率、宽谱输出,同时在大温度范围内仍具有好的平均波长稳定性。为了满足-45℃~70℃大温度范围的应用需求,采用双程后向抽运、法拉第旋转反射、带通滤波等技术手段,对光纤材料和器件进行大温区全局优化,以改善超荧光光纤光源的平均波长稳定性。理论分析了不同中心波长和带宽的带通滤波器以及光纤长度等参量对平均波长稳定性的改善效果,以及和光谱带宽的关系。按照设计结果选择滤波、光纤长度等参量,通过对-45℃~70℃全温区范围进行系统全局优化设计,得到输出功率为32mW,功率稳定性为0.65%,光谱带宽为12.5nm,光源平均波长变化量为23.5×10-6。结果表明,平均波长稳定性在0.5×10-6/℃以下的高稳定性超荧光光纤光源中,32mW输出功率非常高;所得的0.2×10-6/℃是115℃大温差范围、30mW以上超荧光光纤光源中非常优异的平均波长稳定性指标,满足光纤陀螺对光纤光源的要求。