实现正交偏振嵌位的受激布里渊随机光纤激光器

布里渊随机光纤激光器（BRFL）是基于受激布里渊散射（SBS）效应和随机分布式反馈谐振腔组成的新型激光器。笔者基于保偏光纤（PMF）中SBS的非线性轴向偏振牵引效应，提出并实现了一种可实现正交偏振嵌位的受激布里渊随机光纤激光器（PMF-BRFL）。首先对PMF-BRFL系统的偏振工作分区进行了理论分析，接着讨论了系统偏振嵌位的动态范围与系统参数之间的关系，最后采用3 km长PMF实现了PMF-BRFL系统。该系统可以实现偏振态稳定正交嵌位的窄带激光输出，实验结果与理论分析结果一致。     

1×5倍Brillouin频移的可调MWBEFL的实验研究

可调谐性作为多波长光纤激光器的重要指标之一 ,可以用来评判激光器性能。为了增强多波长光纤 激光器的可调谐性,以适应密集波分复用系统与微波光子学的需求,基于布里渊效应,通过 三个布里渊频 移腔(BFS,包括有两个双倍频腔与一个单倍频腔),以及三个掺铒光纤放大器(EDFA) 联合,设计了一 种1×5倍Brillouin频移的可调多波长布里渊掺铒光纤激光器(MWBEF L)。EDFA作为受激布里渊散射(SBS)的开关控制不同倍频间隔的多波长产生,通过适当地调节不同EDFA的输出功率在 实验中得到了 单、双、三、四、五倍Brillouin频移的多波长输出,波长间隔分别为0.086 nm、0.172 nm、0.258 nm、0.344 nm、 0.430 nm,对应斯托克斯光(BS)阶数分别为18、7、5、2、1,并且输出激光在30 min的测量时间内表现 出很好的功率稳定性,最大的功率波动分别为0.867 dB,0. 594 dB,0.438 dB,0.814 dB, 0.389 dB。     

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。     

基于非线性偏振旋转的可调谐多波长掺铒光纤激光器

实现了一种基于非线性偏振旋转(NPR)的可调谐多波长掺铒光纤(EDF)激光器.偏振相关隔离器和保偏光纤(PMF)是激光器的关键组件.非线性偏振旋转会引起腔体的自滤波和光强的峰值限制效应,从而能有效地减弱掺铒光纤均匀加宽所造成的强烈模式竞争,形成稳定的常温多波长振荡.腔损耗的色散特性使激光输出波长在5 am内可连续调谐.由于激光腔的自滤波周期由腔内双折射强度决定,也可以通过改变保偏光纤的有效长度来实现.当用两段保偏光纤和偏振控制器组合后,实验中得到了间隔为0.25 nm和0.75 nm可调谐的稳定多波长振荡.     

可调谐多倍布里渊频移间隔多波长光纤激光器

实验研究了波长间隔为双倍和三倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器,通过改变布里渊抽运波长实现了多波长激光器的调谐。实验得到了波长间隔为双倍布里渊频移即0.17nm的8个布里渊多波长激光产生,输出波长可以在110nm(1528~1638nm)范围内调谐;还得到了波长间距为三倍布里渊频移即0.26nm的5个布里渊多波长激光产生,输出波长可以在60nm范围(1535~1595nm)内调谐。另外,实验还发现布里渊抽运激光波长在激光器自激发振荡波长范围内时,产生的布里渊波长数达到最大值。该研究在密集波分复用光纤通信系统、微波光子学、光纤传感、光谱测量等领域具有重要的应用前景。     

单FBG双波长掺铒光纤激光器的设计与实验研究

为给密集波分复用(DWDM)光纤通信及光纤传感系统提供理想光源,设计了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器。该激光器采用单支光纤光栅(FBG)和2个3dB耦合器构成可调谐光滤波器,结合多模光纤的偏振烧孔效应,通过改变系统的偏振态来获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明:改变系统的偏振态时,可分别获得单波长和双波长激光输出,双波长光纤激光器的最大波长差为4.692nm。引入多模光纤后,激光跳模现象得到明显抑制。     

偏振控制C波段波长可调谐掺铒光纤激光器

报道了一种结构简单的波长可调谐掺铒光纤激光器。该光纤激光器由增益平坦型掺铒光纤放大器(EDFA)、偏振相关光隔离器、光纤偏振控制器及输出耦合器组成。利用光纤偏振控制器和偏振相关光隔离器作为波长调谐器件,实现了光纤激光器的波长可调谐输出及双波长输出。利用琼斯矩阵理论分析了光纤激光器腔内不同波长的损耗与偏振控制器状态的关系,指出通过调节光纤偏振控制器,光纤激光器可以实现波长可调谐输出,同时阐述了光纤激光器双波长输出的机制。实验上获得了中心波长在1542~1564nm连续可调,平均功率大于2.6mW,边模抑制比大于35dB的连续激光输出。同时获得了波长为1549nm和1564nm的双波长连续激光输出。     

波长间隔可调谐多波长光纤光学参量振荡器

提出并实现了一种以高非线性色散位移光纤为增益介质,以光栅对形成谐振腔,简单线形结构的连续光抽运的波长间隔可调谐多波长光纤光学参量振荡器(MW-FOPO)。采用波长可调谐的窄线宽激光器作为抽运种子光源,以伪随机相位调制抽运光来抑制高非线性光纤中的受激布里渊(SBS)散射效应,结合高功率掺铒光纤放大器构成光纤光学参量振荡器的大功率抽运,通过四波混频(FWM)效应获得了室温下稳定的多波长激光输出。MW-FOPO的波长间隔可以通过调节抽运波长进行调谐。在1505~1615 nm光谱范围内,获得了17条消光比大于10 dB的多波长谱线。实验证明了MW-FOPO实现多波长激光光源的优异特性。     

可调谐多波长布里渊随机光纤激光器

提出了一种可调谐多波长布里渊随机光纤激光器,其具有半开腔结构,一端利用3dB耦合器构成全反端,另一端利用单模光纤中随机分布的瑞利散射作为反射,经掺铒光纤放大器放大后的布里渊抽运光,在长单模光纤中形成级联的高阶受激布里渊散射,即实现多波长布里渊随机激光输出。实验结果表明:当布里渊抽运波长为1530nm时,从该激光器最多可获得7个斯托克斯波长的随机激光输出;通过改变布里渊抽运功率及掺铒光纤抽运激光功率,研究了功率的大小对多波长随机激光输出的影响。此外,通过改变布里渊抽运激光波长,实现了多波长布里渊随机激光在1515~1565nm范围内的调谐。     

基于受激布里渊散射的可调谐多波长激光器

可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器将光纤中的SBS非线性放大同掺铒光纤的线性放大相结合得到室温稳定的多波长输出,具有波长间隔一致、线宽窄、功率谱相对平坦等优点。设计了一种基于光纤布拉格(FBG)反射的线性可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器。该线性腔激光器的一端利用光纤布拉格光栅作为反射镜,有效抑制了腔内自激模的影响,增加激光器输出波长数。布里渊泵浦信号进入布里渊增益介质之前经过掺铒光纤放大器的两次放大,降低了布里渊增益的阈值。该多波长激光器实现了1 530～1 560 nm之间30 nm可调谐范围的输出。在布里渊泵浦信号功率2 mW,980 nm泵源抽运功率60 mW情况下,1 540～1 554 nm范围内,获得了波长间隔0.088 nm的16个波长的输出。     

单偏振双波长非保偏有源掺杂光纤激光器

利用宽带保偏光纤光栅(PFBG)、普通有源光纤和窄带普通光纤光栅构成独立的谐振腔,且窄带普通光纤光栅的中心波长分别与保偏光纤光栅的一个反射峰波长对准,可以输出稳定的双波长/单波长的单偏振激光.利用这一思想,制成了基于非保偏有源掺杂光纤的单偏振双波长光纤激光器.实验结果表明,双波长同时激射时的激光消光比为46.7 dB,单波长激光的消光比为59.6 dB,滤波出单波长测量其偏振度为98.5%.这种激光器在微波光子领域可用于在光域产生微波.     

单一偏振的多波长环形腔掺镱光纤激光器

在环形腔掺镱光纤激光器中加入一段G .6 5 2光纤作为多模光纤 ,依靠其中导模的空间模式跳变构成动态梳状滤波器 ,于室温下实现了掺镱光纤激光器 1 0 3μm波长附近稳定的 6波长激光同时输出。激光线宽为 0 15nm ,边模抑制比达到 4 0dB以上。通过调整腔内的偏振控制器 ,可以得到不同波长个数和波长间隔的多波长激光输出     

一种超窄线宽双向反馈的多波长布里渊光纤激光器

提出一种超窄线宽双向反馈的多波长布里渊光纤激光器。一个2×2的3 dB耦合器连接10 km的普通的单模光纤(SMF)作为布里渊增益环,分布反馈式半导体激光器作为布里渊抽运源,两个光环行器实现多波长激光的输出和反馈,没有加入掺铒光纤线性增益结构。当布里渊功率为80 mW时,在10 km单模光纤中产生受激布里渊散射效应,而获得反向传输的多阶斯托克斯光。不包括抽运光,共观察到12个波长的斯托克斯光输出,波长间隔为0.088 nm,输出激光线宽达300 kHz。     

双Sagnac环滤波器的传输特性分析和实验研究

利用传输矩阵理论,对一种双Sagnac环滤波器的传输特性进行了理论推导和仿真分析,该滤波器由两段不同长度的保偏光纤（PMF）并联构成。仿真结果表明：该滤波器具有偏振无关和通道间隔可调的特性。对双Saganc环滤波器的传输谱进行了实验测试,通过调节滤波器中的偏振控制器（PC）,可以实现通道间隔的可调操作,调整入射光的偏振态并不会改变光谱形状,与理论分析得到的结论一致。最后,为了验证双Saganc环滤波器在激光器系统中的通道间隔可调特性,设计了一种基于四波混频（FWM）效应和双Sagnac环滤波器的通道间隔可调多波长掺铒光纤激光器。实验结果表明：该激光器可以输出通道间隔为0.9nm或0.35nm的多波长激光,这与仿真结果以及测量结果一致。     

新型多抽头复系数微波光子滤波器

基于受激布里渊散射（SBS）和可调谐多波长光纤激光器,设计了一款基于新型多抽头的复系数微波光子滤波器。该滤波器由SBS效应引入一个相移量实现复系数,通过调节SBS的泵浦光功率控制相移量的大小,进而实现滤波器的中心频率连续可调谐。实验研究了基于高掺杂铒纤的可调谐多波长光纤激光器,得到了波长间隔为0.338 nm的多达16个激光信号的稳定输出。以实验数据为抽头光源,仿真研究了SBS增益介质长度、抽头光源的数目和波长间隔对该款微波光子滤波器性能的影响。     

三波长光纤拉曼放大器中的级联受激布里渊散射

在背向抽运的光纤拉曼放大器(FRA)中,能够观察到级联的受激布里渊散射(SBS)。在SBS实验中,采用最大输出功率为3000 mW的三波长光纤拉曼激光器作为拉曼抽运源,25 km单模光纤(SMF)作为布里渊增益和拉曼增益介质,功率为3 dBm的外腔式激光器(ECL)作为布里渊抽运源。在实验中观察到的前、后向级联SBS的最高级数分别为156条和89条,前、后向SBS相邻级次光谱之间的频移分别为11 GHz和22 GHz,即它们波长间隔分别为0.085 nm和0.166 nm,光谱带宽分别为13.580 nm和14.812 nm。与前向传输相比,后向输出的平坦性要好。与单波长FRA相比,用三波长拉曼激光器作为抽运源更容易得到平坦性好和阶数更多的级联SBS。     

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。     

基于受激布里渊散射放大效应的可调谐多波长激光器的研究

为了获得高质量的可调谐多波长激光器,提出并 验证了一种结构简单的基于受激布里 渊散射(SBS)放大效应的多波长激光器。首先设计了单频布里渊环形腔激光器,将单频 激光信号 作为信号光,通过SBS放大效应实现了超过12个波长的激光输出,且 产生的波长数可以 进一步增加。该激光器的波长间隔为0.087nm,通过调节泵浦波长和 功率实现了可调谐的多 波长输出。在20 min的时间间隔内,测量了信号的稳定性, 实验结 果表明, 本文的多波长激光器展现了较高的稳 定性。     

一种可调谐的多波长布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器结构。利用由光环行器构成的光纤环形镜和环形腔,形成双向反馈结构,可以有效降低布里渊阈值。该激光器实现了在1513～1578nm之间超过65nm范围可调谐的激光输出。当布里渊抽运功率为15dBm(32mW),980nm抽运功率为23dBm(200mW)时获得了波长间隔为0.08nm的11个波长的激光输出。     

L波段可切换双波长高能量脉冲光纤激光器

报道了一种基于主振荡功率放大（Master Oscillator Power Amplifier, MOPA）结构的L波段可切换双波长且频率稳定的高能量单频偏振脉冲光纤激光器,可作为探测大气CO₂激光雷达系统的发射光源。该脉冲光纤激光器系统主要由两个单频窄线宽外腔半导体激光器、脉冲调制系统和多级光纤放大器组成。通过控制磁光开关,可以实现1572.018 nm和1572.480 nm双波长自由切换。采用闭环温度控制技术,实现了种子激光器的输出频率和功率锁定。采用数字和模拟声光调制器串联,实现了高达80 dB的通断消光比。通过对光纤施加非均匀应力,从而提高了受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）阈值。利用普通商用增益光纤及商业化保偏元器件,在波长1572 nm、重复频率10 kHz时,实现平均输出功率1.5 W,脉宽309 ns,峰值功率485 W,单脉冲能量大于150 μJ,信噪比大于25 dB的激光输出。整个激光器系统采用风冷散热且电功耗小于60 W。