环形腔掺铒光纤激光器频谱仿真和优化

基于掺铒光纤Giles模型,建立了环形腔掺铒光纤激光器模型,按照实际所用的σ结构激光器设定仿真参数,对前向、后向以及双向放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)光对激光器性能的影响进行仿真,得到激光器性能优化参数。仿真结果表明在激光器起振时,是否考虑腔内的前后向ASE光对输出光功率幅值与掺铒光纤增益粒子分布影响不大,后向ASE光是导致掺铒光纤存在截止长度的原因。实验结果和仿真结果的对比表明本模型可较准确地仿真激光器的性能,可用于对实际激光器的设计进行参数优化。

环形腔掺铒光纤激光器实验教学研究

光纤激光器的基本原理、基本组成是大学物理理论基础,其系统搭建与测试是大学实验基础之一,两者也是教学工作中的重点与难点,受到高校教学工作者的广泛重视.本文介绍光纤激光器基本理论后搭建了实验系统,测量泵浦激光器的功率-电流关系,调节泵浦电流,观察激光器的光谱输出,通过实际动手操作与实验现象的观察可对理论有更深刻的理解,符合理论与实践相结合的教学理念.

可调谐环形腔掺铒光纤激光器

使用高掺杂掺铒光纤制成了低噪声的环形腔光纤激光器。通过对文献中报道的环形腔结构光纤激光器输出的分析,指出了其存在的问题,并提出了减小其输出背景噪声的改进方案。通过实验验证了改进后的环形腔结构的低噪声特点,从原理上进行了解释。用不同掺铒光纤长度、泵浦功率、光栅波长及光栅反射率进行了实验,得到它们对输出光的性能影响。这种环形腔结构的光纤激光器可实现1525nm^1565nm连续可调谐输出。

高功率窄带宽环形腔掺铒光纤激光器输出特性

采用环形腔掺铒光纤激光器的基本结构，对铒纤长度和耦合器耦合比进行了优化，结果表明，泵浦电流在100mA至300mA的范围内，铒纤长度为9／n的激光器的输出功率最高；随着泵浦电流的增大，输出功率从n998mw增加至8．398mW，增大了740％。当铒纤长度固定为9m时，采用输出耦合比为80％的耦合器可获得最高的输出功率，且输出波长稳定性良好。基于此，利用1池环形器替代耦合器，对环形腔掺铒光纤激光器的结构进行改进，使输出光几乎全部到达光纤光栅滤波器，反射后在环形腔中循环放大输出，可显著提高输出激光功率，减小带宽，增加边模抑制比。采用200mA的泵浦电流时，输出功率可达9．108mW，带宽为0．0472nm，边模抑制比为54．15dBm，且信噪比显著提高。研究结果对于高功率、窄带宽掺铒光纤激光器的应用开发具有重要参考价值。

低噪声环形腔掺铒光纤激光器的研究

分析了环形腔掺铒光纤激光器的输出特性,给出了稳态下的激光器输出功率、阈值泵浦功率和斜率效率的解析表达式,为激光器结构的优化提供了依据。搭建了全保偏环形腔掺铒光纤激光器,利用未泵浦铒纤中由驻波干涉和饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波特性及反射波长的自适应特性,有效地解决了激光器的跳模问题。通过测量得到激光器系统的泵浦阈值为15.3mW,斜率效率为2.8%,输出偏振度为32dB。利用非平衡光纤干涉仪系统和相位产生载波(PGC)调制解调技术测得激光器的相位噪声为3×10-5rad/Hz^1/2(1kHz)。

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。

三波长环形腔掺铒光纤激光器的设计

设计了一种结构简单、成本低的TW-EDFL(三波长掺铒光纤激光器),其输出波长分别为1 530、1 540和1 550nm,实现了1.5mW的稳定输出功率。研究了EDF(掺铒光纤)长度和泵浦功率与输出功率的关系,得到最佳EDF长度为4.15m、最佳泵浦功率为200mW的结论。在结构中加入3个VOA(可变光衰减器),运用增益均衡的方法来平衡谐振腔内3路信号光的增益和损耗,避免了EDF在室温下的模式竞争效应。

北京大学实现环形腔掺铒光纤激光器的高频飞秒脉冲激光输出

近日，北京大学张志刚教授所在的研究小组利用波分复用准直器（WDM-collimator）和色散补偿的方法成功实现了掺铒光纤激光器的高频非线性偏振旋转锁模激光输出。WDM-collimator能将一系列波长不同的光信号耦合成一束，沿着单根光纤传输，然后在接收端再将合成的光信号分开。

基于光纤光栅选频的近单频输出环形腔光纤激光器设计与仿真

近单频光纤激光在相干合成、光通信、激光测量及光谱分析等领域具有独特的优势。目前,采用环形腔光纤激光器实现近单频输出被科研工作者们广泛关注。环形腔光纤激光器中主要使用可调谐光纤光栅滤波器、可调谐带通滤波器、可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器以及可饱和吸收体等实现更好的近单频输出,输出激光的光谱受到滤波器带宽以及环形腔数量的影响。因此,基于光纤光栅选频,使用Optisystem软件进行仿真,通过改变环形腔数量和光纤光栅的3 dB带宽,得到了边模抑制比为88.20 dBm的近单频激光输出。

单纵模多环形腔掺铒光纤激光器及其稳定性

介绍了一种多环形腔结构（MRC）的单纵模（SLM）掺铒光纤激光器（EDFL）.这种激光器通过在主环形腔中插入充当模式滤波器的三个长度不等的无源次级环形腔,并结合腔内光纤布拉格光栅（FBG）形成多环形腔掺铒光纤激光器结构,多环形谐振腔可保证激光器的单纵模输出。讨论了使激光器运行在单纵模状态的谐振腔理论。同时,为了提高系统输出的频率稳定性,采用外光注入方法有效地抑制了模式跳变和拍噪声,改善了输出谱特性。实验得到在1550.225nm处输出功率约3.6dBm,信噪比（SNR）〉35dB的单纵模输出光,且测得线宽小于500Hz.

基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器

利用新型材料石墨烯作为可饱和吸收体,设计了用于光纤通信和材料加工的环形腔结构脉冲光纤激光器,实验研究了石墨烯可饱和吸收产生脉冲输出的原理以及输出脉冲激光的特性。通过激光诱导沉积法将石墨烯材料转移到光纤端面并将其置于环形激光腔结构中;采用974nm半导体激光器作为抽运源,掺铒光纤作为增益介质,调节偏振控制器的角度得到了稳定的锁模输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1 560.1nm,重复频率为7.89MHz,脉冲光谱3dB带宽为0.27nm,脉冲宽度为14.7ps。实验显示,由于石墨烯具有良好的可饱和吸收性能,损伤阈值比较高,有望取代单壁碳纳米管成为一种新型的激光锁模材料。

工作在L-波段的可调谐环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种波长调谐范围达 4 5nm的L 波段环形腔掺铒光纤激光器。利用偏振调谐的方法 ,可以使该激光器的工作波长在 15 6 0nm到 16 0 5nm范围内调谐 ,调谐范围几乎覆盖了整个L 波段。环形腔内用两段铒光纤作为增益介质 ,采用二次抽运方式 ,由一 980nm激光器抽运其中一段铒光纤产生的放大自发辐射作二次抽运源 ,再对腔内的两段铒光纤进行抽运 ,使它们的增益谱位移到L 波段 ,获得稳定的激光输出。

稳定可调谐的单纵模多环形腔掺铒光纤激光器

提出了一种多环形腔（MRC）结构的稳定可调的单纵模（SLM）掺铒光纤激光器，多环形腔结构由双环形有源腔和两个次级无源腔组成。这种激光器是利用光纤法布里一珀罗可调滤波器（FFP-TF）以及光学光栅滤波器（OGF）两种滤波器和多环形腔结构相结合来共同选模。可实现波长调节范围为1528～1565nm，在整个波长调节范围内边模抑制比大于44．53dB，在1554nm附近边模抑制比可以达到最大值5l.18dB，输出功率为-8．84dBm，通过应用多环型腔结构，激光器的输出很稳定，在18min的观察时间内，中心波长的变化小于0．02nm，输出功率的变化小于0．04dBm，实现了稳定且可调谐的单纵模输出。

温度对自种子直线腔光纤激光器的影响研究

为了研究温度对光纤激光器输出性能的影响,构建了一种自种子直线腔光纤激光器。该激光器采用掺铒光纤作为腔内放大增益介质,并利用光纤布喇格光栅(FBG)和光纤环镜组成线形激光腔。通过改变腔中核心器件的温度对激光器进行了实验研究。实验结果表明:随着温度的升高,激光器波长线性增加;与FBG自身加热时激光器的输出波长变化相比,激光器波长额外红移0.05243 nm。当温度从25℃升高至55℃时,激光器输出转换效率降低了4.878%,输出功率降低了33%。

可调谐锁模脉冲环形腔掺铒光纤激光器

报道了一种结构简单、波长稳定可调的被动锁模环形腔掺铒光纤激光器。利用非线性偏振旋转效应作为等效可饱和吸收体实现自起振被动锁模,通过使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,在输出端使用输出耦合器为工作波长在1550±50 nm的宽带耦合器,实现了光纤激光器的输出锁模脉冲激光中心波长较宽范围可调谐。实验上获得了低阈值自起振,重复频率为10.23 MHz,中心波长在1548.64～1600.24 nm内连续可调,边模抑制比大于44 dB的超短脉冲输出。

一种新颖的多波长环形腔掺铒光纤激光器

提出了一种结构新颖的多波长环形腔掺铒光纤激光器 ,在其结构中采用了一种新型梳状滤波器 ,该滤波器由一个光纤光栅非对称写在一个Sagnac环中来实现 ,具有设计简单、易于制作、成本低和插入损耗小等优点。实验中得到了非常稳定的三波长和双波长激光输出 ,线宽均小于 0 0 6nm ,输出波长间隔分别为 0 34nm和 0 5nm ,输出功率差异分别在 2dB和 0 4dB内 ,消光比分别为～ 40dB和～ 5 0dB。

注入锁定掺铒光纤环形腔激光器及波长调谐技术

研究了掺铒光纤环形腔激光器(EDFRL)的注入锁定现象,提出了一种实现可调谐的单纵模EDFRL波长及功率稳定的新方法,即利用注入锁定技术向法布里-珀罗可调滤波器结合复合腔结构的EDFRL腔内注入低功率的连续光,使某一纵模在注入连续光的基础上起振.这个纵模在对增益介质的竞争中可以稳定地占据优势,从而与注入信号发生锁定,实现激光器输出光谱的稳定.实验得到激光器在1527.4～1561.9nm范围内波长可调,输出功率>0.6dBm,信噪比(SNR)>43dB;输出光波长与功率抖动分别<0.01nm和≤0.02dB,且线宽约为1.4kHz.

声光可调谐环形腔掺铒光纤激光器

应用单级偏振无关的准共线型声光可调谐滤波器为调谐元件,实现了环形腔掺铒光纤激光器的连续可调谐激光输出.简要阐述了与偏振无关的准共线型声光可调谐滤波器的工作原理,对其频移补偿原理进行了分析.实验研究得到:当抽运功率为13mW时,中心波长为1550nm的激光输出功率为322μW,阈值抽运功率在7.65mW左右,斜率效率约为6.02%;并获得了38nm带宽(1524.7—1562.4nm)的连续可调谐激光输出.

可调谐掺铒光纤环形腔单纵模激光器

利用驻波干涉和饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波特性及反射波长自适应特性,通过内置可调谐介质薄膜滤波器研制成了可调谐掺铒光纤环形腔单纵模激光器。其有效可调谐波长范围达33nm,在波长连续调谐范围之内均为单纵模输出,激光线宽稳定在2.35KHz以下。

基于高双折射Sagnac环的可调环形腔掺铒光纤激光器理论与实验研究

报道了一种利用偏振控制器(PC)和保偏光纤(PMF)组成的高双折射Sagnac干涉环实现选频和调谐的环形腔掺铒光纤激光器.理论模拟了PMF和PC对波长的控制作用.实验中调节PC得到了单波长、双波长和多波长激光;并验证了滤波间隔随PMF长度的变化规律.实验中得到了斜率效率20%,3dB线宽0.016nm,30dB线宽0.097nm,边模抑制比(SMSR)40dB左右的稳定激光输出.