基于非线性偏振旋转效应的双波长可切换掺铥光纤激光器

提出并实现了一种基于重叠光纤光栅(Superimposed fiber Bragg grating,SI-FBG)和非线性偏振旋转效应(Nonlinear polarization rotation,NPR)的双波长掺铥光纤激光器(Thulium-doped fiber laser,TDFL)。两个SI-FBG作为波长选择器件,SI-FBG1的透射中心波长分别为1940.48 nm和1942.87 nm,SI-FBG2的透射中心波长分别为1940.47 nm和1942.83 nm。利用NPR效应抑制激光器谐振腔内的增益竞争,实现了稳定的单波长与双波长激射。实验测得可切换的单波长输出分别为1940.47 nm和1942.87 nm,光信噪比均高于37.1 dB,50 min内的波长漂移和功率波动均小于0.1 nm和0.67 dB。此外,通过调节谐振腔内的偏振控制器(Polariza⁃tion controller,PC)可以实现1940.47 nm和1942.87 nm两个波长同时输出,两波长光信噪比均大于15.3 dB,未在光谱仪监测过程中发现明显的波长变化,功率波动均小于0.63 dB。

非线性偏振旋转光纤滤波器模拟

多波长光纤激光器在密集波分复用、非线性频率转换、光纤传感等领域中具有重要应用价值。目前有多种实现多波长光纤激光输出的方式,其中,非线性偏振旋转(NPR)是一种比较常见的方式。理论模拟了NPR光纤滤波器在1550 nm附近的光谱滤波特性,主要包括:在不同的出射角度、光纤双折射和单模光纤长度的条件下,光谱滤波效应的变化情况;自由光谱范围与激光中心波长、正交偏振方向光程差之间的关系。通过对NPR光纤滤波器的光谱滤波效应进行系统地模拟,确立不同参数对滤波效应的作用规律,为相关的多波长光纤激光器的实验研究提供有效指导。

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.

非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器自动锁模电路

针对基于非线性偏振旋转(NPR)原理的被动锁模光纤激光器稳定性差和不能自行进入锁模状态的问题,本文设计了自动锁模电路,用于对激光器进行实时调控以获得稳定的锁模输出。该项设计利用高速光电探测器(PD)将NPR被动锁模光纤激光器输出的光信号转化为电脉冲信号,经过线性放大、整形处理后输出至单片机进行计数;单片机根据快速锁模判定算法判断该激光器的输出状态,并自动反馈调节加装在光纤激光器上的电控偏振控制器(PC),从而实现激光器的锁模稳定状态输出。实验结果表明,对于重复频率为6.238MHz的NPR被动锁模激光器,自动锁模电路能够在6ms内检测到失锁状态,在最长10.24s内自动搜索达到稳定锁模工作状态。对于重复频率在16MHz以下的NPR被动锁模激光器,自动锁模电路都能够快速地实现自行启动或将启动后因故失锁的状态调节回锁模状态,达到预先的设计要求,具有结构简单、成本低、功耗低及性能稳定等优点。

非线性偏振旋转锁模光纤激光器数值模型(英文)

利用二能级Giles模型来计算掺铒光纤增益,并通过琼斯矩阵描述偏振控制器,提出了一种基于非线性薛定谔方程的非线性偏振旋转锁模光纤激光器的数值模型。该模型具有物理意义更加清晰、便于分析泵浦功率对锁模影响的优点。采用1.0 m长的掺铒光纤、5.8 m长的单模光纤和85:15的输出耦合器,当泵浦功率为25 mW时数值计算得到均方根宽度为0.30 ps的超短脉冲。研究了泵浦功率对锁模脉冲波形和光谱的影响,并讨论了泵浦功率与掺铒光纤中增益分布的关系。通过实验得到了锁模脉冲,其光谱形状与仿真得到的结果相似。测量了不同泵浦功率下脉冲的平均功率,变化趋势也与理论值吻合。

分离纵波和横波的偏振旋转法

本文依据地震波的偏振特征和最小化方法，由三分向记录的协方差矩阵的特征值确定偏振参数（椭圆率、线性因子等），设定旋转记录的滤波因子、增强有效信号和压制面波等干扰信号；并由协方差矩阵的特征向量确定不同偏振波性质（纵波、横波等）及其旋转方向；建立新的线性组合，把纵波旋转到垂直分量，按其偏振特点与传播方向间的关系把两个横波分别旋转到径向和切向分量，最终得到纵波、横波分离的记录和偏振参数（椭圆率角、主偏振平面）．从新构成的图像能够有效地识别地震记录中的横波震相及横波分裂．

法拉第镜旋转角的偏振分束测量法

提出了基于偏振分束法的法拉第镜偏振旋转角的测量方法。利用非偏振分束器改变法拉第镜出射光的方向,偏振分束器将该出射光分为p光和s光,分别测量其光强,应用后续"差除和"信号处理方案消除光源波动的影响,推导出法拉第镜偏振旋转角的理论表达式。分析了起偏器的消光比非0及起偏角误差对输出结果的影响,分别是0.05729°和-0.1000°。实验验证了该方法的可行性,重复测量结果为89.68°,均方值为0.01493。

透射式旋转对称光学系统中的偏振像差

为了控制透射式旋转对称光学系统中的偏振效应,提高系统的光学性能,对该系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,用偏振光线追迹法导出了该系统偏振像差的计算公式。对影响偏振像差的因素进行了分析,提出了透射式旋转对称光学界面产生的偏振像差的影响因子。最后,对一望远物镜进行了偏振像差分析,结果显示,入射角为18.77°时所产生的偏振像差是入射角为7.86°时的5.5倍;镀有膜系Layers2时的偏振像差比镀有MgF2膜时减小了约30%;λ=1.1μm时的偏振像差约为λ=0.55μm时的10倍。分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的透射式旋转对称光学系统,要想提高其光学性能,必须控制偏振像差。尽可能减小入射角的大小,将薄膜设计和光学设计结合起来,通过减小偏振分离的方式来降低系统中的偏振效应,是控制光学系统中的偏振像差的有效措施。

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。

光偏振的微小旋转角的测量技术

本实验提供一种对光偏振的微小旋转角的测量技术．实验采用法拉第调制方法，分别用632．8nm的He-Ne激光器和532nm的LD泵浦固体激光器做测量光源，对乙醇水溶液（浓度50％）的磁光法拉第偏振角进行测量．当改变外加磁场的磁感应强度时，可使偏转角在亚毫度范围内取值．采用这一技术，对蔗糖水溶液的旋光角进行测量，浓度低达每毫升10－4克．为具有小的费尔德常数的化学物质或生命物质的旋光测量提供了很好的手段．

偏振旋转的量子私有信息检索方案

私有信息检索是安全多方计算的重要问题。传统对称私有信息检索(SPIR)的很多假设在量子信息机制下非常脆弱,其安全性受到挑战。目前已提出的量子私有信息检索大都不易实施,该文提出基于偏振旋转的对称量子私有信息检索协议和实验方案。实验方案利用单光子的偏振旋转产生量子密文,不需要复杂的计算,便于硬件实现。协议的无条件安全性由量子力学Heisenberg测不准原理及不可克隆原理保证,并增加了用户诚实性检测,在所提出的非诚实合作模型下,非诚实用户的恶意行为不会造成隐私的泄露,在安全性、鲁棒性、抗第三方窃听等方面均优于经典环境的多种方案。

旋转磁光光纤的偏振控制特性研究

采用耦合模分析法研究了旋转磁光光纤中线双折射、光纤旋转以及磁光效应等因素对导波光传播特性的影响.结果表明:1)旋转磁光光纤中本征光波的特征是椭圆率始终保持不变;2)就输入/输出特性而言,旋转磁光光纤可等效为一个等长度的线双折射磁光光纤后跟一个旋转器,该线双折射磁光光纤的磁光耦合系数取决于光纤旋转和磁场加载方式.在此基础上分析了旋转磁光光纤的磁控偏振特性,对于适当的线偏振光入射情形,通过改变磁光耦合系数可实现输出偏振光椭圆率从-1到+1的线性连续可调,同时也伴随着方位角的线性改变,据此可进一步设计出具有磁可调功能的新型偏振控制器.

液晶填充碲酸盐光子晶体光纤偏振旋转器

提出一种液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤偏振旋转器,利用全矢量有限元法,对液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤的偏振旋转特性进行数值模拟,并分析了光纤结构参数、环境温度、工作波长等对光纤偏振旋转特性的影响.研究结果表明:此种偏振旋转器具有较高的旋转效率、较低的工作串扰和较短的旋转长度,在工作波长为1.55μm、偏振角度为45°时,其值分别达到99.947%、-32.84dB和197μm;另外,随着光纤薄壁厚度的增加,旋转长度随之升高,随着工作波长的变大,旋转长度随之降低,随着温度的增加,旋转长度随之升高.这种新型的光子晶体光纤为偏振旋转器的研发提供了参考.

非线性偏振旋转锁模Yb^(3+)光纤激光器的理论分析

本文对非线性偏振旋转锁模Yb^(3+)光纤激光器进行了理论分析,通过数值模拟方法证明,采用非线性偏振旋转的锁模机制,利用掺Yb^(3+)光纤工作在正色散区的特性,在掺Yb^(3+)光纤组成的环形腔激光器中,可形成能量较大的光脉冲。对该脉冲在腔外进行压缩,可得到高能量的超短光源。

利用非线性偏振旋转锁模技术产生0.7nJ,1.5ps光脉冲

为了研究锁模光纤激光器以增益平坦型掺铒光纤放大器作为增益介质对输出特性的影响,采用增益平坦型掺铒光纤放大器结合光纤偏振控制器、偏振相关光隔离器组成锁模光纤激光器,基于非线性偏振旋转锁模技术,实现稳定、自起振锁模运转,得到了中心波长1560nm、重复频率6.495MHz、单脉冲能量0.7nJ、脉宽1.5ps的超短光脉冲。同时实验观察到峰值波长为1557nm和1570nm的双峰值波长锁模脉冲的产生。结果表明,采用增益平坦型掺铒光纤放大器替代普通掺铒光纤组成锁模光纤激光器,可获得较高单脉冲能量的超短光脉冲,锁模脉冲的输出光谱可能出现双峰结构,从而可为超短脉冲光纤激光器设计及实用化提供参考。

利用SOA偏振旋转效应的双极性乘法器

为了在光信号处理中引入正负的概念,提出了偏振态旋转现象描述的光信号双极性乘法。以偏振光学的斯托克斯矢量法理论为基础,分析了半导体光放大器(SOA)的偏振旋转现象,从理论上提出了偏振旋转双极性乘法的概念。为了验证该理论,提出了一种实现双极性乘法器的实验方案,在实验系统中实现了两级SOA偏振旋转,其中第一级对光信号进行偏振编码,第二级完成双极性乘法。通过对乘法器输入不同排列组合的数据,验证了双极性乘法的4种情况,并给出了相关实验结果与分析,研究了双极性乘法器的原理和物理实现。

反射式旋转对称光学系统中的偏振像差分析

为了控制反射式旋转对称光学系统中的偏振效应,对该类系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上,通过偏振光线追迹的方法,导出反射式旋转对称光学系统的偏振像差的计算公式,提出了反射界面产生的偏振像差的影响因子,对影响其偏振像差的因素进行了分析。实例分析结果表明,对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的反射式旋转对称光学系统,要想提高其光学系统的性能,必须控制光学系统的偏振像差。提出尽可能减小入射角的大小,并通过薄膜设计减小偏振分离来降低系统中的偏振效应,是控制反射式旋转对称光学系统中的偏振像差的有效措施。

旋转光纤中的拍长与偏振态保持能力

理论分析了旋转光纤在不同参考坐标系中的拍长及其与旋转光纤偏振态保持能力之间的关系———结果表明 ,旋转光纤没有确切的拍长定义 。

用行波解法研究非线性偏振旋转控制光孤子系统

采用行波解法求解了将非线性偏振旋转控制机构作为强度滤波元件接入滤波控制光纤孤子系统的非线性薛定谔 (NLS)方程 ,得到了近似形式的解析解 ,并得到了孤子振幅、中心位置、相位的演化方程 ,在此基础上研究了孤子系统的稳定性问题和孤子系统中由于滤波器带来的非孤子成份等问题 .

基于SOA偏振旋转光开关的性能研究

利用SOA中的偏振主态的概念,理论分析了SOA中的偏振旋转的问题,并以此为基础提出了一种基于SOA中偏振旋转的光开关。这种光开关以SOA和偏振分束器(PolarizationBeam Combiner,PBC)为核心元件,利用光在SOA中的偏振旋转实现了光信号的开关,这种光开关具有开关速度快,功率均衡,易集成等优点,实验得到的开关消光比达到24 dB以上,开关速度达到20 ns。