雙環(huán)內(nèi)級聯(lián)采樣光柵多波長鎖模光纖激光器

研究了基于級聯(lián)單光纖耦合器（oc）和雙oc光纖環(huán)的復(fù)合環(huán)形腔光纖激光器的單縱模運轉(zhuǎn)特性。通過對級聯(lián)單oc和雙oc光纖環(huán)輔腔的諧振通帶特性進行分析，給出了優(yōu)化雙oc環(huán)的諧振通帶特性以實現(xiàn)穩(wěn)定單縱模運轉(zhuǎn)的依據(jù)。利用構(gòu)建的這種復(fù)合環(huán)形腔光纖激光器，實驗驗證了該理論依據(jù)的正確性。當(dāng)主腔腔長為6．8m，單oc環(huán)環(huán)長為0．45m，雙0c環(huán)環(huán)長約為0．56m時，選取雙oc的耦合比為0．7，單縱模運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性相對最好，實驗與理論分析結(jié)果相吻合。

針對由ydfl和edfl作為基頻光源的qpm-dfg激光系統(tǒng),利用ppmgln晶體的色散關(guān)系及其溫度特性,有效拓寬了qpm波長接受帶寬.模擬結(jié)果表明,當(dāng)采用1550和1060nm波段的edfl和ydfl分別作為dfg的信號和抽運光源時,對于相同的中紅外波段,滿足qpm條件所允許的抽運光波長變化范圍遠大于信號光波長變化范圍.當(dāng)固定信號光波長為1560nm時,對于給定的晶體溫度,1060nm波段抽運光的qpm接受帶寬超過17nm,對應(yīng)于中紅外差頻光帶寬可約180nm.采用多波長ydfl作為抽運源,單波長edfl后接edfa作為信號源,在保持ppmgln晶體溫度和極化周期73.5℃和30μm不變的前提下,實驗獲得了波長間隔為14nm的14個中紅外激光波長的同時輸出,并且,改變信號光波長,可實現(xiàn)對這種中紅外多波長激光的同步調(diào)諧.

基于多模光纖(mmf)引入的偏振燒孔(phb)效應(yīng),研制了一種環(huán)形雙波長摻鉺光纖(edf)激光器。單模光纖(smf)-mmf-smf組成的結(jié)構(gòu)使mmf不同偏振方向的反射模在波長上分開,利用phb效應(yīng)實現(xiàn)雙波長的輸出,輸出波長間隔可通過改變mmf的長度改變。實驗對比了1.6m和3.0m長的mmf輸出波譜特性,結(jié)果表明,通過增加mmf的長度,不但可以使輸出波長的波長間隔變小,而且輸出功率也會有一定的提高。本文研制的激光器,通過phb效應(yīng)以及偏振相關(guān)隔離器(pdi)和偏振控制器(pc)的影響,在常溫下實現(xiàn)了消光比為55db、邊模抑制比為53db以及輸出功率為-2dbm的兩個連續(xù)波長的穩(wěn)定輸出。

icton2012we.b6.1 978-1-4673-2229-4/12/$31.00?2012ieee1 designofrareearthdopedmulticorefiberlasers andamplifiers michelesurico,annalisaditommaso,pietrobia,lucianomescia,marcodesario, francescoprudenzano dee-dipartimentodielettrotecnicaedelettronica,politecnicodibari,viaorabona,4,70125bari,italy e-mail:prudenzano@poliba.it abstract ahome-madecomputer

闡述了多芯光纖的優(yōu)點和結(jié)構(gòu),介紹了多芯光纖激光器達到大的輸出功率的機理和同相位模式的選模和耦合原理,最后介紹了近年多芯光纖激光器的研究進展。

提出并研究了一種線性腔結(jié)構(gòu)的基于sesam(半導(dǎo)體可飽和吸收鏡)的被動調(diào)q光纖光柵摻鉺光纖激光器,該激光器無需采用偏振控制器控制激光偏振態(tài),簡化了調(diào)q激光器的結(jié)構(gòu)。該激光器的中心波長為1549.975nm,閾值功率為143mw,斜效率為1.2%。當(dāng)泵浦功率從149mw增加到180mw時,脈沖重復(fù)頻率從5.431khz增加到9.778khz。當(dāng)泵浦功率為155mw時,激光脈沖的能量為5.6nj,重復(fù)頻率為6.538khz,脈沖寬度為40μs。

采用非線性光纖環(huán)形鏡加脈沖鎖模技術(shù)及可調(diào)諧光纖光柵濾波器,對8字形腔被動鎖模摻鉺光纖激光器進行了波長可調(diào)諧輸出的實驗研究.在edfa抽運光功率一定的情況下,通過調(diào)節(jié)偏振控制器和可調(diào)諧光纖光柵濾波器,獲得了光譜穩(wěn)定、重復(fù)頻率1.1mhz、輸出功率起伏小于0.8dbm、中心波長在1548～1570nm內(nèi)連續(xù)可調(diào)的短脈沖輸出.該激光器可實現(xiàn)自啟動鎖模,且長時間穩(wěn)定工作無需任何調(diào)整.

因為器件性價比高、可復(fù)用、遠距離探測,抗電磁輻射等優(yōu)勢,基于內(nèi)腔光纖激光器的氣體光譜檢測方法受到了廣泛的關(guān)注。通過精心設(shè)計氣室和反射鏡,建立了內(nèi)腔光纖激光器氣體檢測系統(tǒng)。在鋸齒波電壓驅(qū)動下,f-p可調(diào)諧濾波器連續(xù)調(diào)諧,實現(xiàn)了波長掃描,可獲得多條氣體吸收譜線,一次掃描相當(dāng)于多次測量,極大的提高了測量靈敏度。實驗結(jié)果表明,檢測誤差可控制在100ppm內(nèi),相對誤差小于實際氣體濃度的3%。

本文介紹了一種新型的基于分布反饋光纖激光器(dfb-fl)的光纖水聽器系統(tǒng)。系統(tǒng)采用非平衡m-z光纖干涉儀的解調(diào)方法和相位補償?shù)牧悴顧z測方式。實驗結(jié)果表明,未封裝的dfb-fl對微弱的振動信號非常靈敏,并且能獲得準(zhǔn)確的聲音信號。

提出并實現(xiàn)了一種單縱模輸出、波長可開關(guān)的光纖激光器。該激光器采用線性法布里-珀羅(f-p)腔結(jié)構(gòu),利用980nm抽運的摻鉺光纖(edf)作為增益介質(zhì),并且通過腔內(nèi)另一段未抽運的摻鉺光纖的飽和吸收效應(yīng)來實現(xiàn)光纖激光器的單縱模運轉(zhuǎn);同時利用1×n光開關(guān)和n個并聯(lián)的不同中心波長的光纖光柵(fbg)的選波作用,通過控制光開關(guān)的電壓信號,實現(xiàn)n個輸出波長的可開關(guān)功能。在90mw的抽運功率下,獲得了-0.5dbm峰值功率.3.6khz線寬的單縱模激光輸出;輸出光的波長在控制電壓的作用下可在1574.6nm,1579.7nm,1584.8nm和1589.9nm四個波長之間任意選擇。

采用四級主振蕩功率放大(mopa)結(jié)構(gòu),研制了高功率全光纖摻鐿皮秒光纖激光器。種子源采用基于非線性偏振旋轉(zhuǎn)(npr)效應(yīng)的被動鎖模光纖激光器,中心波長為1062.8nm,重復(fù)頻率為17.51mhz,譜線寬度為5nm,平均功率為7.14mw。為了抑制功率放大過程中的非線性效應(yīng),通過全光纖重復(fù)頻率擴展器將種子脈沖激光的重復(fù)頻率提高到281.7mhz。主功率放大級以長度為4.8m的大模場面積摻鐿雙包層光纖作為增益介質(zhì)。在抽運功率為60w時,獲得的最大平均輸出功率為31.2w,光光轉(zhuǎn)換效率為52%。輸出激光脈沖的中心波長為1063.7nm,脈沖寬度為10.2ps,重復(fù)頻率為281.7mhz,譜線寬度為7nm,并對激光脈沖的時域和頻域特性進行了分析。

報道了一臺適用于分布式光纖傳感的全光纖激光器。激光器基于主振蕩功率放大(mopa)技術(shù),種子光源為半導(dǎo)體激光器,放大器為摻鉺光纖放大器。實現(xiàn)了重復(fù)頻率和脈沖寬度分別獨立可調(diào)的激光輸出,中心波長為1550nm,光譜的3db帶寬小于0.2nm,獲得的最高峰值功率為1.1kw,輸出的激光脈沖中放大自發(fā)輻射(ase)功率分數(shù)的最大值低于10%。

光纖激光器的原理 光纖激光器原理 ? ?　　光纖激光器利用摻雜稀土元素的光纖研制成的光纖放大器給光波技術(shù) 領(lǐng)域帶來了革命性的變化。由于任何光放大器都可通過恰當(dāng)?shù)姆答仚C制形成 激光器，因此光纖激光器可在光纖放大器的基礎(chǔ)上開發(fā)。目前開發(fā)研制的光 纖激光器主要采用摻稀土元素的光纖作為增益介質(zhì)。由于光纖激光器中光纖 纖芯很細，在泵浦光的作用下光纖內(nèi)極易形成高功率密度，造成激光工作物 質(zhì)的激光能級“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。因此，當(dāng)適當(dāng)加進正反饋回路（構(gòu)成諧振腔） 便可形成激光振蕩。另外由于光纖基質(zhì)具有很寬的熒光譜，因此，光纖激光 器一般都可做成可調(diào)諧的，非常適合于wdm系統(tǒng)應(yīng)用。 ? ? ?　　和半導(dǎo)體激光器相比，光纖激光器的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：光纖激光器 是波導(dǎo)式結(jié)構(gòu)，可容強泵浦，具有高增益、轉(zhuǎn)換效率高、閾值低、輸出光束 質(zhì)量好、線寬窄、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特性，易于實現(xiàn)和光纖的耦合。 ? ?　

對摻雜光纖作增益介質(zhì)的光纖激光器的研究始于20世紀(jì)60年代。而在20世紀(jì)80年代中期英國南安普頓大學(xué)摻餌(er3+)光纖的突破,使光纖激光器更具實用性,顯示出十分誘人的應(yīng)用前景。光纖激光器是當(dāng)今光電子技術(shù)研究領(lǐng)域中最前沿的研究課題之一。

光纖激光器的夏季保養(yǎng) 激光器是將電能轉(zhuǎn)換為光能的裝置，內(nèi)部構(gòu)成涉及光、機、電、 算等多個學(xué)科和領(lǐng)域。光纖激光器相對其它類型激光器，對環(huán)境要求 較低，但也必須保證使用環(huán)境符合要求，自身的防護措施能切實起到 防護作用。 夏季溫度高、空氣濕度大，是激光器故障高發(fā)的季節(jié)。統(tǒng)計顯示， 高功率激光器故障，多與用戶的操作順序、設(shè)備運行環(huán)境相關(guān)，為防 止故障發(fā)生，減少故障時間及其帶來的損失，請注意如下三個方面。 一、保證機箱密封。 光纖激光器的機箱采用了封閉式設(shè)計，安裝有機箱空調(diào)或除濕器， 以保證機箱內(nèi)的各個元件處于相對穩(wěn)定安全的溫濕度環(huán)境下。 如果機箱沒有處于密閉狀態(tài)，則機箱外的高溫高濕的空氣就能進 入機箱內(nèi)部，在遇到內(nèi)部通水冷卻的元件時，則在其表面遇冷凝結(jié)， 造成可能的損害。 二、進行開機預(yù)熱。 激光器機箱不可能做到完全密閉，使用結(jié)束后斷電，機箱空調(diào)停 止運轉(zhuǎn)，外部的濕熱空氣可以逐漸滲

摻y(tǒng)b光纖激光器輸出功率的繼續(xù)增長會受到非線性效應(yīng)、光學(xué)損傷和熱損傷等因素的限制。文中報道了實現(xiàn)千瓦級功率輸出的包層泵浦摻y(tǒng)b光纖激光器。該激光器成功解決了以上限制因素,采用雙端泵浦技術(shù)和大模面積雙包層摻y(tǒng)b光纖,在1.08μm附近獲得了高功率連續(xù)激光輸出,輸出功率達1.2kw,光-光斜效率78.6%,達到目前國內(nèi)最高水平。

根據(jù)光纖激光器的特殊結(jié)構(gòu),提出了光纖激光器泵浦源的不同種類,并給出了選擇泵浦源的標(biāo)準(zhǔn),以及其對應(yīng)的效率。

光纖激光器通用算法研究及軟件實現(xiàn)

以兩臺808nm半導(dǎo)體激光器ld1和ld2為泵浦源,對光纖激光器雙端泵浦進行了研究,獲得了6.5w的激光輸出。實驗分別測出了ld1和ld2半導(dǎo)體激光器單端泵浦和雙端泵浦時的輸出功率,對雙端泵浦輸出功率與單端泵浦功率之和進行了比較,利用雙端泵浦提高了泵浦效率和輸出激光功率。同時測量了輸出激光的偏振度,通過計算得到雙端泵浦輸出激光的偏振度為0.5。

本文對光纖激光器的現(xiàn)狀、發(fā)展和應(yīng)用進行了綜述。光纖激光器從摻雜稀土元素發(fā)展到摻雜過渡族金屬元素;摻雜方法從單純化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition,cvd)發(fā)展到氣相、液相、溶膠-凝膠(sol-gel)和改進的化學(xué)沉積(mcvd)等;光纖結(jié)構(gòu)從單包層、雙包層到今天的多芯雙包層光子晶體光纖;激光功率已經(jīng)到幾十千瓦,光子晶體光纖激光器的功率也已超過1.5kw。目前,它們廣泛應(yīng)用于造船、航天、機械、電器、汽車、化工等多個領(lǐng)域。新光纖技術(shù)的成功,必將推動多種產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

提出了優(yōu)化由兩個均勻布拉格光纖光柵組成的980nm半導(dǎo)體激光器波長鎖定器的方法以滿足光纖放大器對半導(dǎo)體激光器的性能要求。運用耦合模理論推導(dǎo)了雙布拉格光纖光柵(fbg)的透射率和反射率的解析表達式和波長鎖定器增益方程。研究了兩光柵之間的距離、光柵到激光器前端面的距離、光柵折射率、光柵折射率周期、光柵柵長和溫度對激光器增益曲線的影響,并通過優(yōu)化這些參數(shù)來達到最佳的鎖模性能。測量了帶雙fbg波長鎖定器的非致冷半導(dǎo)體激光器的輸出光譜和出纖功率。實驗結(jié)果表明:高功率非致冷980nm半導(dǎo)體激光器在0～70℃時的波長漂移為0.5nm,邊模抑制比達45db以上,半峰值全寬度<1nm。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計的980nm半導(dǎo)體激光器fbg波長鎖定器可滿足光纖放大器對非致冷半導(dǎo)體激光器大功率、長壽命、高可靠性、小尺寸等性能的要求。

Liekki公司推出摻鐿光纖激光器光路模塊