Erbium Doped Fiber Laser and Amplifier

In this paper, new configuration is proposed, investigated and analyzed. Fiber laser and fiber amplifier are merged in one configuration which called Erbium Doped Fiber Laser and Amplifier (EDFLA) or integrating EDFL and EDFA in one design. The configuration has three main outputs;one for laser, second for amplifier and the third it can be used for on/off output. A surprising phenomenon was remarked during the operation of this configuration. The amplification is abolished during the lasing state and appeared again if the lasing is stopped or the switch is off. The difference between outputs with the lasing and without lasing has 30 dB EDFA gain value;it is a good sign that this optical configuration can be used as an on/off integrated optical device for fiber laser.

基于随机采样法的光生混沌雷达信号周期性减弱研究

激光器产生混沌信号时,由于腔长原因使产生的信号具有周期性,若将该信号应用于雷达系统,易被识别与攻破。针对上述问题,文中提出采用随机采样法对原始混沌序列进行不等间隔随机采样,讨论分析了采样前后混沌的自相关和功率谱性能,结果显示采样后混沌信号自相关及功率谱的周期性均明显减弱并逐步消除。搭建基于光生混沌的调频雷达信号模型,理论推导分析了信号的频谱和模糊函数。结果表明,混沌自相关的旁瓣较原始混沌序列明显降低,功率谱也更加平坦,可获得sinc函数频谱和图钉状的模糊函数,该信号可以应用于雷达探测系统。

基于线激光截面成像的棉花白色异性纤维检测方法

针对棉层表面散布绒毛或游离的纤维细丝,而异性纤维表面光洁无毛的特点,提出了一种基于线激光的样本截面图像获取方法,获取并显示了其微观结构在激光照射下的图像差异。在此基础上,根据激光照射下二者周围有无高亮度的星点,以及星点的分布特征,提出了一种棉花中白色异性纤维的识别算法。实验结果表明,该方法对棉花中典型白色异性纤维的识别率达到了86.9%。

光谱稳定的低功耗980nm单模泵浦源半导体激光器

由于在很多特殊应用领域要求980 nm泵浦源半导体激光器具有光谱稳定、低功耗等,本文通过对980nm单模半导体激光器的腔长、腔面反射率及光纤光栅反射率等优化设计,研制出低阈值、高功率980 nm光纤光栅外腔波长稳定半导体激光器。该低功耗、波长稳定的单模半导体激光器,在100 m A工作电流下尾纤输出功率达到51 m W,3 d B带宽为0.16 nm,边模抑制比大于40 d B,器件在250 m A工作电流下,尾纤输出功率达到120 m W。

温度变化对光纤光栅外腔半导体激光器激射波长的影响

在考虑了光纤光栅的位相后 ,从光纤光栅外腔半导体激光器 (FGESL)所满足的阈值条件出发 ,从理论上研究了温度的变化对FGESL激射波长的影响。数值模拟的结果表明 :由于温度变化造成半导体介质和光纤的折射率发生变化从而导致FGESL的纵模发生移动 ,因此FGESL的激射波长随着温度的升高将存在向长波长方向发生移动的趋势。对于短外腔 ,FGESL的纵模间距较大 ,由于半导体介质折射率随温度的变化程度大于光纤折射率随温度的变化程度 ,因而存在模式跳跃现象 ;对于长外腔 ,由于FGESL的纵模间隔很小 ,因而不存在明显的模式跳跃现象。这些结果符合其他研究者的实验观测。

DBR掺镱光纤激光器激射波长的研究

对基于一少量模光纤光栅和一普通光纤光栅的分布布喇格反射掺镱光纤激光器的激射波长进行了详细研究通过对普通布喇格光栅的中心波长进行调谐,发现激射波长始终是由两光栅卷积的最大值所确定的等效反射峰值相对光栅反射峰值的偏移以及激射波长相对等效反射峰值的偏移两种机理共同决定的。

外腔长度变化对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

密集波分复用(DWDM)光纤通信系统对光源的波长稳定性有很高的要求。主要就可供DWDM系统选用的光源之一光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的波长稳定性进行讨论。通过计及半导体激光器(LD)、外腔及光纤光栅(FG)三者的共同作用,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定FGESL的激光纵模分布后,理论上研究了FGESL的激射波长随FG外腔长度的变化。结果表明,外腔较短时,外腔长度的微小变化可以导致FGESL的激射波长产生显著的变化;外腔较长(大于10 cm)时,外腔长度的变化对FGESL的激射波长基本没有影响。

半导体激光器与光纤光栅对接耦合研究(英文)

半导体激光器管芯与光纤光栅的对接耦合对光纤光栅外腔激光器的特性起到关键作用。利用散射矩阵分析了激光器管芯与光纤光栅外腔的对接耦合 ,发现对接的距离以及对接的耦合效率决定了光纤光栅外腔激光器的性能。在强反馈情况下 ,激射波长在光纤光栅外腔有效反射率决定的布喇格波长内随对接耦合距离周期性的变化 ,对弱反馈情况则有些不同。同时对比了两种情况的边模抑制比。

空气间隙长度对光纤光栅外腔LD激射波长的影响

为了提高光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长准确性,根据光纤光栅外腔半导体激光器的相位条件确定光纤光栅外腔半导体激光器的激光纵模分布后,采用数值模拟的方法研究了光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随光纤端头到有源区之间空气间隙长度的变化。结果表明,光纤光栅外腔半导体激光器的激射波长随着空气间隙长度的变化围绕着光纤光栅的布喇格波长波动,波动的最大幅度随外腔长度的增加而减小。因而当外腔长度一定时,可以通过微小的调节空气间隙的长度使激射波长精确定位于光纤光栅的布喇格波长处。

自由运转的掺镱光纤激光器激射波长的研究

为了更好地设计掺镱光纤激光器,提出了一种用于确定自由运转的掺镱光纤激光器激射波长的计算模型。利用此模型可以同时分析激射波长与光纤长度、腔的损耗、掺杂浓度、工作温度等系统参数的关系,从而有助于合理设计光纤激光器,得到所需的出射波长,并且有助于设计可调谐的光纤激光器。在推导中引入了一种确定掺杂光纤的发射、吸收截面随温度变化的近似处理方法,用此方法只需要常温下掺杂光纤的截面数据就能进行温度相关的分析。通过与已知实验结果的对比,验证了此模型的适用性。

应用于2.1μm激光的Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤研究

采用棒管法制备了低羟基含量的Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤。当使用波长为1 560 nm的激光器泵浦Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺光纤时,处于Tm^(3+)基态3H6的电子被激发至3F4能级,进一步通过Tm^(3+)和Ho^(3+)间的能量传递过程3F4→3H6(Tm^(3+)):5I8→5I7(Ho^(3+))(能量失配为745 cm-1)布居Ho^(3+)的5I7能级,5I7能级上的电子向5I8能级跃迁发射出2.1μm的光。使用1 560 nm光纤激光器作为泵浦源,18 cm长的Tm^(3+)/Ho^(3+)氟碲酸盐微结构光纤作为增益介质,获得了波长为2 063 nm的激光输出。所得激光的斜率效率为12.9%,激光阈值为163 m W,未饱和的最大输出功率为40 m W。研究结果表明,Tm^(3+)/Ho^(3+)共掺氟碲酸盐微结构光纤可用于制作2.1μm光纤激光器。

Variation of Lasing Wavelength of Fiber Grating Semiconductor Laser with Temperature for Different External Cavity Lengths

For different external cavity lengths, lasing wavelength variation of fiber grating external cavity semiconductor laser (FGECSL) with ambient temperature has been investigated theoretically, and the theoretical results are in agreement with reported experimental observations.

57 W 2.05μm单横模掺铥光纤激光MOPA

基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05μm波段全光纤主振荡功率放大器(MOPA)。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子,利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比,基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型,理论分析了主放大级的注入信号光功率和增益光纤长度的优化关系;实验中在102.6 W的793 nm泵浦功率下获得了输出功率为57 W、光谱线宽为0.08 nm、光信噪比为58.8 dB的单横模激光输出,主放大级斜效率为52.6%。

基于响应面分析的碳纤维复合材料基体激光除漆工艺优化

为研究激光去除复合材料基体表面漆膜的工艺规律并优化激光除漆参数,采用纳秒脉冲激光器对碳纤维复合材料表面的环氧树脂漆进行去除;基于响应面优化法,以除漆表面微观形貌、纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度及微观不平度十点高度为指标对激光参数的影响规律进行分析并进行参数优化。结果表明:激光功率P、重复频率f、扫描速度v分别对纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度、微观不平度十点高度的影响最为显著。采用低频(f<25 kHz)高功率(P>14 W)激光慢速(v<130 mm/s)扫描可以获得更少的漆层残留、更高的纤维暴露百分比及更高的除漆效率,采用中频(40 kHz<f<60 kHz)低功率(P<11 W)激光快速(v>180 mm/s)扫描可以获得更接近标准值(45~55μm)的微观不平度十点高度,可以保证除漆质量。最终得到最佳工艺参数组合为:激光功率14.4 W,扫描速度200 mm/s,重复频率20 kHz。本研究可为今后复合材料基体除漆工艺参数的确定提供参考。

随机光纤激光器中光纤与随机介质匹配问题的研究

降低阈值是随机激光实用化的前提,随机光纤激光器是将随机增益介质填充到空芯光子晶体光纤中利用其光子禁带来降低阈值的一种随机激光器.理论分析表明:在光子晶体光纤光子禁带的约束下,随机光纤激光器中的大部分能量被集中在芯区传播,这使局域在芯区的光与随机介质相互作用得到增强,激发效率得以提高.然而,光纤填充介质后,纤芯等效折射率发生了改变,光子带隙也会随之移动,因此当选用带隙光纤来降低阈值时,只考虑光纤本身的带隙是不够的,应考虑到介质的增益频率和填充后的光子带隙之间的匹配问题,合理选择光纤或介质的材料,如果匹配得当,光子禁带对激光的调控能力会更强,激光阈值有望得到更大程度的降低.

掺Yb光纤激光器激射波长与阈值关系研究

依据石英中 Yb3 + 的能级和光谱特性 ,推导了掺 Yb光纤激光器中激射波长与抽运阈值等的关系式。依据所得到的关系式 ,深入分析、研究了抽运功率、损耗及阈值对激光运行波长的影响。进行了相关实验 。

复合腔全光纤环形激光器单纵模双向同时激射的实验研究

提出并实验证实了三能级掺杂光纤复合腔环形激光器共振选模振荡原理和腔内自建可饱和吸收机制对双向行波共振模的去耦作用。

掺铒碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器的理论研究

建立了以掺饵碲酸盐玻璃光纤作为增益介质的上转换光纤激光器数值模型,理论研究了碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器的激光输出特性,得到了980 nm抽运源激励下546 nm绿色激光信号输出功率与入射抽运功率、谐振腔光纤长度的变化关系。研究表明,碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器可以在厘米长度的增益介质上实现毫瓦功率的绿色激光输出,斜率效率达到了7%左右。相比于报道的氟化物玻璃基上转换光纤激光器,碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器显示出一种潜在的小型化固体激光器特征。

基于聚二甲基硅氧烷的回音壁模式激光的产生长度及应用

采用沿光纤轴向倏逝波光抽运方式,研究了基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的回音壁模式(WGM)激光的产生长度。实验发现,以PDMS为包层的WGM激光具有较长的激光产生长度。利用这一特点,设计并制作了一块具有三个光纤沟道的PDMS基片。通过在沟道中分段填入罗丹明640、罗丹明B和罗丹明6G的乙醇增益溶液,在同一块PDMS芯片上同时获得了红(628634nm)、橙(590597nm)和黄(564572nm)三波段激光辐射。

增益锁定掺铒光纤环形激光放大器的低噪声特性

为了得到噪声性能优良的增益锁定掺铒光纤放大器，提出利用掺铒光纤放大器噪声指数曲线在浅饱和区有一凹陷的特性以及强激光功率对放大的自发辐射的抑制作用，可以改善增益锁定放大器的噪声特性，并在以反馈环路实现增益锁定的掺铒光纤放大器光路结构上实验研究了不同反馈深度对放大器的噪声特性的影响，结果表明在正向泵浦放大光路中引入同向选频激射，通过适当选择反馈深度即放大器的工作点，可以在获得足够宽的输入信号动态范围的同时获得比反馈锁定前更低的噪声指数。