基于MI自零差法的窄线宽激光器线宽测量

提出了基于迈克尔逊干涉仪的延时自零差法,讨论了该方法测量激光线宽的原理.搭建了线宽测量系统,对窄线宽激光器的线宽进行了测量.测量系统运用数据采集卡获取拍频信号,通过软件算法分析拍频信号自功率谱半峰值宽度实现激光线宽测量.实验测得RIO公司某型窄线宽激光器的线宽为2.7kHz,与该激光器的标称线宽相符合.同时对另一台激光器不同输出光功率下的线宽进行测量,结果表明其线宽和功率成反比关系,进一步验证了基于迈克尔逊干涉仪的延时自零差法测试的准确性.

基于延时非零拍自外差法的窄线宽激光器线宽测量

为了更准确稳定的测量窄线宽激光器的线宽,本文研究改进了延时非零拍自外差法,在延时非零拍自外差法测试框架中加入法拉第旋转器,使得拍频后的中频信号频率远离零频,增加了测试系统稳定性和精度.最后搭建了测试系统环境,验证测试了两台激光器线宽,证明改进后的延时非零拍自外差法是可行的.

基于多纵模振荡种子源的高功率窄线宽光纤激光器关键技术分析及研究现状

基于多纵模振荡种子源的窄线宽光纤激光器具有光路简单、结构紧凑、可靠性高、成本低等特点,在实际工程应用以及在空间受限的载荷平台上有着显著优势,是高功率光谱合成的理想子束模块。受自脉冲效应的影响,多纵模振荡种子源的时域特性较差,导致放大过程中会产生较强的光谱展宽与受激拉曼散射效应。这限制了其输出功率的进一步提升并降低了其光谱纯度。本文首先介绍了4种常见的窄线宽种子源,并重点分析了多纵模振荡种子源中自脉冲效应产生的机理及抑制方法,对优化多纵模振荡种子源和放大器的关键技术进行了详细介绍,归纳总结了近几年的技术突破与研究成果,对未来的发展方向进行了展望分析。本文研究对基于多纵模振荡种子源的窄线宽激光器的功率提升和光谱优化提供一定思路。

基于保偏布喇格光栅的窄线宽半导体激光器

为了研制面向量子精密测量应用的近红外波段光纤光栅外腔半导体激光器,采用独立设计的高偏振依赖增益芯片和双折射光纤布喇格光栅,通过法布里-珀罗等效谐振腔模型,系统分析了光栅反射率、外腔和芯片长度对激光线宽的影响。结果表明,所研制激光器实现了54.46 mW的输出功率、58.88 dB的边模抑制比和24.46 dB的偏振消光比,利用延迟自外差拍频方法测得的洛伦兹线宽低至2.69 kHz。此研究为独立设计制备分立器件的单频窄线宽外腔半导体激光器提供参考,有望应用于雷达成像、陀螺仪、磁力仪和原子钟等量子精密测量领域。

高功率线偏振窄线宽光纤激光器TMI抑制

高功率线偏振窄线宽光纤激器在功率光谱合成、相干探测等方面具有广泛的应用前景。在高功率线偏振窄线宽光纤激光器中,模式不稳定(TMI)效应是限制其功率提升的主要因素之一。本文分析了TMI效应对高功率线偏振窄线宽光纤激光器输出功率的影响,提出了TMI效应的抑制方法。文章采用长波泵浦技术,输出功率100 mW的单频激光器作为种子源,相位调制器将种子源线宽展宽至25 GHz,经三级放大,最终实现了线宽25 GHz、功率2.2 kW、中心波长1064 nm、消光比98%的线偏振窄线宽激光输出,光束质量M_(x)^(2)=1.2、M_(y)^(2)=1.21。分析了泵浦波长对TMI效应的影响:由于光线芯径较小(20μm),增益光纤对泵浦光吸收系数较高(1.8 dB/m@976 nm),纤芯温度较高,加上泵浦光量子亏损引入的热,导致纤芯折射率发生变化,较低功率下发生TMI效应,当泵浦波长向长波偏移时,泵浦光的量子亏损降低,同时泵浦吸收系数也降低,无论在光纤全长、还是单位长度上的热分布均减小,增大了TMI阈值,提升了线偏振窄线宽光纤激光器的输出功率。

窄线宽外腔半导体激光器研究进展

窄线宽外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐、噪声低等优势,广泛应用于量子精密测量、光通信、激光雷达等领域。根据外腔选频器件的不同,本文主要介绍光栅型激光器、干涉滤光型激光器、波导型激光器和法拉第激光器四类外腔半导体激光器,分析各类激光器的基本结构与选频机制、介绍各自的优缺点以及国内外研究进展。其中,前三类激光器采用非量子器件进行频率选择,而法拉第激光器利用共振法拉第旋光效应选频,输出波长直接对应原子跃迁谱线,对激光二极管的电流与温度变化具有良好的鲁棒性。随后介绍外腔半导体激光器的应用情况,尤其是在精密测量领域中的典型应用。最后总结并展望窄线宽外腔半导体激光器的未来发展方向。

基于掺铒光纤作为可饱和吸收体的窄线宽光纤激光器研究

本文介绍了一种以未泵浦的掺铒光纤作为可饱和吸收体,通过3 dB耦合器及环形器,构成一个由驻波效应形成动态光栅的一种窄线宽光纤激光器。测得在中心波长在1559.54 nm处得到输出的激光器,在泵浦功率为150 mW以下时可以保持长时间的稳定工作,泵浦功率为70 mW,输出光功率为17.03 mW,斜率效率为30.73%,光学信噪比为39 dB,波长分辨率的不稳定性小于0.03 nm,光学信噪比的波动小于0.16 dB,从0到1 MHz的37.5 kHz信号频谱中的弛豫振荡频率峰值为−89.6 dB/Hz。通过延时自外差法测量线宽为1.99 kHz。

基于MEMS反射镜的窄线宽外腔可调谐半导体激光器

基于大转角的电磁式MEMS反射镜和闪耀光栅作为外腔调谐元件,设计了Littman-Metcalf结构的外腔半导体可调谐激光器,MEMS反射镜可准确控制偏转角度,2 h内角度复位调谐波长漂移小于20 pm,该可调谐激光器实现了1435.81~1555.83 nm(120.02 nm)的稳定的波长调谐,全波段波长调谐过程中激光器边模抑制比大于30 dB,相同调谐电流下,激光器波长控制误差小于20 pm。注入电流350 mA时,外腔激光器输出功率达25.89 mW,最小阈值电流68 mA。利用延迟自外差法测得可调谐激光器的线宽优于69 kHz。该研究成果有望在激光雷达、相干激光通信、光学传感器及计量检测等诸多领域发挥重要作用。

基于双F-P标准具的宽调谐窄线宽Tm:YAP脉冲激光器

设计了一种宽调谐、窄线宽、高重频的Tm:YAP脉冲激光器。采用三个切轴方向的Tm:YAP晶体作为增益介质,通过0.5 mmYAG材质F-P标准具和0.025 mm熔石英材质F-P标准具,激光器分别实现了49 nm、44 nm、51 nm波长连续调谐,具体分别为1 951~2 000 nm、1 932~1 976 nm、1 943~1 994 nm。同时测得激光线宽均在0.4 nm左右。声光调Q 10 kHz脉冲重复频率下,分别实现了最大平均功率5.08 W、6.29 W、4.83 W的脉冲激光输出。对比发现,b轴Tm:YAP激光器的平均功率最大,测得最大平均功率下的脉宽为65.7 ns,光束质量因子M2在x方向上为1.84,y方向上为1.93。结果表明b轴Tm:YAP晶体具有宽调谐、窄线宽、高功率、大能量激光的潜力。

短光纤延时自外差法测量窄线宽激光器线宽

从理论上分析推导了移频延时自外差法测量激光器线宽的基本原理,并采用延时自外差法数学模型,编写了仿真程序.借助此分析结果,通过对两台已知线宽的窄线宽激光器的实际测量数据,与仿真结果对比,验证了模型的正确性.在此基础上,提出了短光纤延时自外差法,采用该方法可以在延时光纤长度远小于6倍的激光器相干长度时,消除延时自外差法因为延时时间不够导致测量精度的大幅度下降这一缺陷,为工程上实现精确测量窄线宽激光器线宽提供了行之有效的方法.

基于DSHI的窄线宽光纤激光器线宽测量

窄线宽光纤激光器的线宽作为相干光学系统的重要参数需要进行准确的测定,延时自外差法(DSHI)是测量窄线宽比较理想的方法。本文讨论了DSHI测量线宽的基本原理,根据DSHI的功率谱表达式,利用MATLAB程序对不同光纤延迟线长度条件下的DSHI功率谱进行了仿真,并分析和讨论了光纤延迟线长度对线宽测量结果的影响。建立了1550nm波长的DSHI线宽测量系统,对IPG公司的光纤激光器线宽进行了测量。该系统用示波器代替频谱仪,并采用FFT软件算法对示波器获取的光电流信号进行分析,测得该激光器的线宽约为16kHz,在理想的精度范围内。

高功率窄线宽光纤激光器横模不稳定研究

高功率窄线宽光纤激光器在光束合成等领域具有广泛的应用前景。本文主要介绍了高功率窄线宽光纤激光器中横向模式不稳定性产生的原因以及有效的抑制方法,为进一步提高窄线宽光纤激光器的输出功率提供了参考依据。

窄线宽光纤激光器线宽测量的研究进展

光纤激光器在许多领域都有着重要的应用,随着科技的发展,对光纤激光器线宽的要求也越来越高,因此如何精确地测量激光器的线宽也尤为重要。简要介绍了目前在测量激光器线宽方面的研究进展,着重介绍了几种测量线宽的方法及其原理,对各种方法的优缺点进行了分析。

基于布里渊光纤环形激光器测量超窄激光线宽的新方法

提出使用布里渊光纤环形激光器产生的二阶Stokes光作为参考光测量超窄激光线宽的新方法．首先，分析了布里渊光纤环形激光器的一阶和二阶Stokes光的线宽压缩特性，认为抽运光在转化为Stokes光时，其相位噪声由于声子衰减和谐振腔反馈作用被大大减弱，因此SBS激光线宽得到压缩．一般对于使用高精细度光纤谐振腔的布里渊光纤环形激光器，一阶Stokes激光线宽可压缩4个量级，

应用单一超窄线宽激光器的多气体检测系统设计

应用超窄线宽半导体激光器的波长扫描和光谱调制技术,设计了一种高精度多组分气体实时在线检测系统。系统采用单一超窄线宽可调谐半导体激光器作为光源,设计了新型串联式气室结构减小横向空间、增加光程长,并通过三角波信号对光源光谱进行调制;结合时分复用和空分复用技术,利用超窄线宽激光的特性实现了CO,CO2,CH4多组分气体浓度的同时多点检测。实验结果表明,对CO,CO2,CH4多组分气体浓度测量的线性相关度为0.99,最大相对误差<2%;逐次充入一定体积CH4,CO2,CO气体,动态响应时间均小于10 s。长时间稳定性实验显示,多组分气体浓度最大波动<0.02%。该系统精确度高、稳定性好,具有较好的动态响应特性,可用于电力变压器故障气体的实时在线监测。

高边模抑制比窄线宽的光纤光栅外腔半导体激光器

本文从耦合腔理论出发分析了光纤光栅外腔半导体激光器的模式选择 ,得到了为达到稳定的高主边模抑制比所需的短外腔、短光纤光栅的器件设计原则 .制作了两只光纤光栅外腔半导体激光器 ,Q1为短外腔 (<2 mm)、短光纤光栅 (4mm)结构 ,Q2 为长外腔 (2 0 mm)、长光纤光栅 (1 7mm)结构 .测量 Q1的主边模抑制比为 35d B,Q2 的主边模抑制比为 1 0 d

一种多波长窄线宽环形掺铒光纤激光器

本文提出了一种利用多个光纤光栅串接来实现环形掺铒光纤多波长，窄线宽激光器的新颖方法，并在实验中验证了这一设计的合理性，得到了稳定的双波长输出．

窄线宽全光纤激光器实现666W高功率输出

搭建了一台主振荡功率放大(MOPA)结构的窄线宽全光纤激光器。利用噪声相位调制技术将单频激光线宽展宽至0.3GHz,通过四级放大器结构对10mW的窄线宽种子激光进行放大,获得了功率为666W的窄线宽激光输出。该窄线宽激光器输出功率仅受限于泵浦功率,增加泵浦功率有望进一步提高输出功率。

二波混频高功率单频窄线宽光纤激光器

设计并制造了一种基于二波混频的高功率单频窄线宽光纤激光器。激光器采用长线形腔结构,以Er3+/Yb3+双包层光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈注入,与腔内振荡激光混频干涉,形成分布的增益光栅与折射率光栅共同作用选模,获得稳定的1 550.63 nm单频高功率激光输出。在975 nm多模激光二极管(LD)抽运下,激光器抽运阈值光功率为356 mW。当抽运光功率为3.1 W时,激光器输出信号光功率为653.7 mW,对应的光-光转换效率为21.1%,斜率效率为24.6%,信噪比大于50 dB。用延时自外差方法测量激光器输出的3 dB光谱线宽为5.0 kHz。

采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器

提出了一种采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔激光器,该激光器采用环形腔结构,两个耦合比为30:70的耦合器和一段2 m长的未泵浦掺铒光纤构成F-P光纤环滤波器,F-P光纤环滤波器产生的梳状谱,可以增大激光模式之间的自由光谱范围(FSR),在一定程度上减小跳模现象的发生,有利于模式的稳定。研究表明,通过对掺铒光纤的优化和耦合器的选择可以提高F-P光纤环滤波器的精细度,而F-P光纤环中的未泵浦掺铒光纤起到饱和吸收体的作用,使输出激光的线宽得到有效压缩。将保偏光纤光栅和F-P光纤环滤波器共同应用于环形腔掺铒光纤激光器,在室温下得到了3 dB线宽均小于0.07 nm(实验室光谱仪最小分辨率)的窄线宽双波长输出。在2 h的观测时间内,最大峰值功率波动小于0.4 dB,具有良好的稳定性。