一种输出稳定的窄线宽可调谐掺铒光纤激光器
掺铒光纤激光器原理
掺铒光纤激光器原理一、概述掺铒光纤激光器是一种基于掺铒光纤（Er-doped fiber）的激光装置，具有输出功率高、调制带宽宽、转换效率高等优点，被广泛应用于激光手术刀、激光雷达、激光打标、光通信和能量激光光源等领域。
本文将详细介绍掺铒光纤激光器的原理和构成。
二、原理1. 掺铒光纤的结构与特性掺铒光纤是由玻璃材料制成的，其结构类似于普通光纤，由包层、掺铒核心和侧面反射层组成。
铒元素在光纤中的浓度较高，可以激发激光振荡。
掺铒光纤具有较高的增益系数，适合产生激光。
2. 激光振荡过程当泵浦光照射掺铒光纤时，铒离子受激发射出电磁波，经过谐振腔反射和损耗，最终形成激光振荡。
在这个过程中，泵浦光的强度、波长和掺铒光纤的结构参数都会影响激光的输出功率和波长。
3. 谐振腔谐振腔是掺铒光纤激光器的关键组成部分，由两个反射镜组成。
其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。
谐振腔的长度会影响激光的波长和输出功率。
三、构成1. 泵浦源泵浦源是提供能量的设备，通常采用高强度半导体激光器作为泵浦光源。
泵浦光的波长通常在800-900nm范围内，可以根据掺铒光纤的特性进行调整。
2. 掺铒光纤掺铒光纤是激光振荡的核心部件，决定了激光的输出性质。
通常选用具有较高铒离子浓度的光纤，以获得较高的增益系数和激光输出功率。
3. 反射镜反射镜是构成谐振腔的关键部件，通常采用高反射率的光学镜片。
其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。
4. 驱动与控制电路驱动与控制电路是掺铒光纤激光器的核心部分，负责控制泵浦光的强度、波长和照射时间等参数，以保证激光的稳定输出。
同时，还需要监测激光的输出功率、波长和稳定性等指标，以便进行调节和控制。
四、应用领域1. 激光手术刀：掺铒光纤激光器具有较短的波长（2μm），可以穿透组织较浅，适用于激光手术刀领域。
通过调节泵浦光的强度和输出功率，可以控制激光的切割深度和宽度。
掺铒光纤激光器
产生激光的基本条件
? 在光学谐振腔 内,沿轴线方向传播的光 在两反射镜之间往复传播。 (这个过程中一边传播一边激发高能级上的电子跃迁到低能级上发 光)往复传播作用 ,相当于延长了激光工作物质的长度 ,使其中的光 能密度不断增加 ,也使受激辐射的概率远大于自发辐射的概率 ,从 而使沿光学谐振腔轴线传播的光 ,在粒子数反转分布的条件下 ,受 激辐射占了绝对优势。
? 1966年,英籍华人高馄博士通过分析玻璃纤维损耗的主要原因 , 首次提出只要能设法降低玻璃纤维中的杂质,就有可能使光纤损耗 降低到20dB/km,从而使光导纤维可用于光通信;
? 1970 年,美国康宁公司研制出 传输损耗仅为 20dB/km 的光纤,证 明高馄博士的预言,拉开了光纤通信的新篇章;
产生激光的基本条件
图1.激光器的基本结构 The basic structure of laser
? 增益介质： 要有能在外界激励能源的作用下形成粒子数反转分布状 态的增益介质； ? 激励源： 在受激辐射过程中，高能级粒子数逐渐减少，低能级粒 子数逐渐增多，所以要通过 泵浦不断将粒子激励到高能级，破坏热平 衡,实现粒子数反转 ；泵浦光必须足够大 ,在泵浦阈值功率以上； ? 谐振腔： 要有一个能 使受激幅射和光放大过程持续 的构造——光 学谐振腔，利用光学谐振腔 提高光子简并度 ；同时，对于光学谐振腔 , 要获得光自激振荡 , 须令光在腔内来回一次所获增益至少能补偿传 播中的损耗 。
掺铒光纤激光器
目录
? 早期 ? 原理 ? 现状 ? 展望
早 期
摸 索 中 前 进
? 1961年,美国光学公司的 E.Snitzer 等就在光纤激光器领域进行 了开创性的工作 ;1963 年和 1964 年分别发表了多组分玻璃光纤 中的光放大结果,提出了光纤激光器和光纤放大器的构思;
高效率窄线宽光纤激光器
半 导 体 光 纤 激 光 器。 掺 Ｅ３ ｆ 单 模 光 纤 作 为 增 益 介 质 ，
于实现 、 体积小 等优点 。
２ 环 形 腔掺 铒 光纤 激 光器 实 验装 置
如图 １ 所示 ， 环形 腔是 由波分 复用器 （ ＷＤＭ）掺 Ｅ３ 、 ｒ 光
纤（ Ｆ 、 Ⅱ） ） 隔离器 （９ 、 ＩＯ）耦合 器（ ｏ ｐ ｒ 以及与 耦合 器 一端 Ｃ ｕｌ ） ｅ
相连的 光 纤 光 栅 （ Ｂ 构 成 的 ， Ｂ 浸 入 折 射 率 匹 配 液 Ｆ Ｇ） ＦＧ （ＭＧ）它 的作 用是吸收 Ｆ Ｇ 的透射 光 ， 少端 面反射 。 Ｉ ， Ｂ 减 实验 中泵 浦 源采 用 功率 可 达 １ ２ ０ ｍＷ 的 ９ ０ ｍ 带 尾 纤 ８ｎ
光器只能在很 窄 的波 长范 围可 获 得增 益 。隔离 器使 光在 环 路 中只能 沿逆时针方 向传播 ， 传播一周 后获 得适 当的增益 再 近年来 ， 由于新 的 激光 泵 浦技术 的发 展 ， 以及 光纤 光 栅 等元 器件 的问世 ， 促进 了光纤 激光技术 研究 的发 展 。光 纤激 光 器具有 阈值 低 ， 浦效率和 内量子 效率高 ， 光光 谱宽 ， 泵 荧 可 次到达 Ｆ Ｇ， 而实现环 路振 荡 ， 所获 得 的增益 大 于腔 内 Ｂ 从 当 的损耗时 ， 耦合 器的输 出端 得到波长 为 的激光输 出。 当泵浦 电流 为 １０ １ ｍＡ（ 光 器 输 出功 率 为 １ ． ９ ｗ ） 激 ２ ２ｒ ｏ 时， 用光 谱仪观测 到输 出激 光 的光 谱 图如 图 ２所示 ， 观察 到
的 激 光 输 出 的 线 宽 小 于 ０ １ ｍ。 ．ｎ
调参数多 ， 调谐范 围宽 以及 易 与其 它光 纤设 备 兼 容 ， 是一 种
窄线宽单频线偏振掺铒光纤环形腔激光器
２ 原
理
环 行 器 反 射 臂上 的 掺 铒 光 纤 和 光 纤 １ ａｇ光 栅 ． 成 了本 光 纤 激 光 器 的 关 键 器 件 ， ３ｇ ｒ 构 由于
值 孔 径 为 ０．ｌ 泵 浦 光 源 为 ９ ０ ｍ 光 纤 光栅 稳 频 半 导 体 激 光 器 。 其 输 出 光 纤 耦 合 器 （ ｏ 一 ２。 ８ｎ ｃ ｕ Ｉ ） 耦 合 系 数 为 ２ ％。 环 行 器 的 总 插 入 损 耗 为 １ ５Ｂ， 行 器 的 使 用 将 使 输 出 激 光 信 噪 ｅ 的 ｒ ２ ．ｄ 环 比得 到 明 显 的 提 高 ， 同时 也 用 于 抑 制 反 向 激 光 。 作 为 饱 和 吸 收介 质 的 掺 铒 光 纤 连 接 在 环 行
振 态 成 为单 一 的 线 偏 振 ， 时 激光 输 出表 现 出 了 明 显 的 光学 双 稳 态 特 征 。 同
１ 实 验装 置
实 验装 置 如 图 ｔ 示 ， 中 ＷＤ 为 ９ ０ １ ５ ｎ 渡 分 复 用 器 ， 纤 环 形 腔 激 光 器 的增 益 所 图 Ｍ ８ ／ ５０ ｍ 光 介 质为 腔 中 连 接 在 ＷＤ 后 的 掺 铒 光 钎 ， 长 度 为 １ ｍ，５ ０ ｍ 处 的 吸 收 率 为 ５．ｄ ／ 数 Ｍ 其 ５ １５ ｎ ２ Ｂ ｍ，
０ 引 言
由于 窄 线 宽 的 单 频 激 光 器 可 产 生 低 噪 声 激 光 输 出 ， 而 是 光通 信 ， 谱 分 析 和 光 传 感 领 从 光 域 中极 具 吸引 力 的一 种 光 源 利 用 不 同 的 方 法 可 以使 光 纤 激 光 器 产 生 单 频 激 光 输 出 ＿一 １ ｌ４。 陈 跃 华 等 人 利 用 在 未 泵 浦 掺 铒 光 纤 中 ， 波 干 涉 和 饱 和 吸 收 诱 发 的 自写 人 光 纤 光 栅 的 窄 带 驻 滤 波 特 性 及 反 射 波 长 自适 应 特 性 ， 制 成 了 单 频 掺 铒 光 纤 环 形 腔 激 光 器 ， 线 宽 可 窄 至 ０． 研 其 ９ Ｋ ｚ 下 。Ｋ ｓｉ 人 则 进 一 步 实 现 了 频 率 可 控 的 单 频 激 光 输 出 。 作 者 通 过 在 腔 中 ５Ｈ 以 ｉ 等 ｈ 加 人 环 行器 ， 激 光 线 宽 压 窄 到 ０ ５ Ｈｚ以下 ． 显 著 地 提 高 了激 光 的信 噪 比 ＿ 。 将 Ｋ 并 ｊ Ｊ 本 文 在 文 献 ［ ］ 基 础 上 ， 掺铒 光 纤 环 形 腔 中 置 人 了 光 纤 起 偏 器 ， 输 出 激 光 本 征 偏 ５的 在 使
掺铒光纤激光器原理 -回复
掺铒光纤激光器原理-回复题目：掺铒光纤激光器原理摘要：本文将详细介绍掺铒光纤激光器的原理。
首先，将对激光的基本原理进行简要介绍，准确了解激光的特性。
其次，我们将探讨掺铒光纤激光器的构成和原理，包括掺铒光纤的特性、激发机制和放大特性。
最后，将讨论掺铒光纤激光器在实际应用中的一些优势和挑战。
关键词：掺铒光纤激光器、激光、光纤、掺铒光纤、激发机制、放大特性、应用第一部分：激光的基本原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射而实现光的放大的装置。
激光器由三个基本组成部分组成：激发源、束缚元件和光学共振腔。
激光器中的激发源提供足够的能量来激发束缚元件中的粒子。
束缚元件的材料决定了激光的波长。
光学共振腔用于放大并形成激光束。
当输入光通过激光器时，它被反射并来回穿过共振腔，同时受到增强，最终形成激光束。
第二部分：掺铒光纤激光器的构成和原理2.1 掺铒光纤的特性掺铒光纤是一种将铒元素掺杂到光纤芯中的光纤。
铒元素具有在波长为1.5微米附近的能级结构。
这使得掺铒光纤激光器能够在通信波段产生可见光。
2.2 激发机制掺铒光纤激光器的激发机制通过吸收能量来激发铒离子的电子，并将其推向一个高能态。
这些高能态电子会受到激光腔内的光子的打击，从而跃迁到较低的能态，并释放出更多的光子。
这种受激辐射过程将导致光的放大。
2.3 放大特性掺铒光纤激光器的放大特性取决于激光腔的寿命时间和增益介质的光子损失。
通过优化这些参数，可以实现高增益和低损耗。
第三部分：掺铒光纤激光器在实际应用中的优势和挑战3.1 优势掺铒光纤激光器具有以下优势：3.1.1 波长可调性：掺铒光纤激光器可以通过调整激光腔的尺寸和掺铒光纤的材料，实现可调谐的波长范围，从而方便适应不同应用需求。
3.1.2 高光质量：掺铒光纤激光器产生的激光束具有较高的光质量，波前质量好，能够提供稳定、可靠的激光输出。
波长可调谐环形腔铒镱共掺光纤激光器数值研究
７ ｌ
设单个 Ｅ¨离子基态 和激发态 ｌ 粒子数密度分别为 Ⅳ 、 ２形成 Ｅ 离子对的 ３ ｒ Ｉ Ｉ／ ３ ２ １Ⅳ ， ｒ 个态上 的粒子
数密度分别为 Ⅳ 、 ， ／ ， ｖ和 ｌ ／２ ｖ 总密度 Ⅳ 中离子对部分的比例为 ， ０ 则有 Ⅳ ＋ ２ １ ２ ） ０， ， ， ｌ Ⅳ ＝（ — Ⅳ ， ＋ ｖ ｖ ｖ ＋
掺光纤可以获得高功率的输出 ４。 Ｉ Ｊ
１ 工作原理及速率方程
图１ 为铒／ 镱共掺系统 的能级 图及相应的能量转移过程。 在高镱／ 铒掺杂浓度 比下 ， 绝大部分抽运光并不直接激发 Ｅ３ ｒ ＋ 到其上能级 （Ｉ／ ¨ 能级 ） 而是由于掺人的 Ｙ ¨与 Ｅ¨形 ， ｂ ｒ
离子 ， Ｅ 使 ， 从基态 跃迁到激发态 Ｍ ， Ｉ Ｉ 以实现 ｌ ５ ｍ ０ｎ ５
皿 ｓＩ ｕ ａ ｅ ｔ ｍ ｌ ｔｄ
ｅ ｓ ｏ ｍｉ ｓｉ ｎ
１ ５ 皿 ＿５ Ｙ ｂ’ Ｅ 针 ｒ
图 Ｉ Ｅ／ ｂ系统能级 图 ｒ Ｙ
区域光放大的作用 。Ｙ 离子在 ｉ ０ ｍ附近具有较大的峰值吸收截面ｃ 可以吸收 ９０— ０ ｍ抽运 ｂ ０ｎ ０ 引， ７ １１０ｎ 光， 因而光纤对抽运光的吸收能力较单掺 Ｅ３ ｒ 的光纤提高 了 ２ 个数量级。又因为 Ｙ 为二能级系统 ， ｂ 保证 Ｙ 。之间不会发生能量上转换 。Ｙ ¨和 Ｅ 能级系统之间的相对失配量不会超过 Ｏ ５ 所 以 Ｙ 到 Ｅ３ ｂ ｂ ｒ ．％ ｂ ｒ＋
离子被激发到高能级的效率很高。通过交叉驰豫 ， 高能级上的 Ｙ ¨离子将能量转移到 Ｅ ｂ ， 能量相近的能级
上去 ， Ｅ¨相关能级上的粒子数急剧增加。Ｙ ¨离子本身具有很高的峰值吸收效率 ， 使 ｒ ｂ 而且能为铒离子提
光纤激光器的工作原理
光纤激光器的基本原理1. 引言光纤激光器是一种基于光纤技术的激光装置，利用光纤的特殊结构和激光器的工作原理，产生高功率、窄线宽、可调谐的激光束。
借助其独特的特点，光纤激光器在通信、医学、材料加工等领域有着广泛的应用。
在本文中，我将深入探讨光纤激光器的工作原理，并对其相关的基本原理进行详细解释。
2. 光纤的基本原理光纤是一种具有高折射率的细长玻璃或塑料材料，具有高度透明和反射光的特性。
光纤中有一个称为芯的中心部分，其折射率高于外部的称为包层的材料。
这种差异使得光线能够通过反射的方式沿着光纤传输。
光纤的传输方式是通过光的全内反射实现的。
当光线以大于临界角的角度射入光纤时，它会在芯和包层的交界面上完全内反射，并沿着光纤传输。
光线的全内反射保证了光信号在光纤中的传输损耗很小。
3. 激光的基本原理激光是一种具有高度聚焦和高单色性的电磁辐射波。
它是通过将粒子（如电子或原子）从低能级促使到高能级，并在它们回到低能级时释放能量来产生的。
激光器的基本结构主要由激活介质、能量泵浦装置和光学谐振腔组成。
•激活介质：激活介质是激光器中产生激光的材料。
它可以是固体、液体或气体。
其中，气体激光器常用的激活介质为二氧化碳，固体激光器常用的激活介质为钕、铷等。
•能量泵浦装置：能量泵浦装置用于提供能够将激活介质中的粒子激活到高能级的能量。
通常使用的能量泵浦装置包括光泵浦、电子泵浦和化学泵浦等。
•光学谐振腔：光学谐振腔是激光器中的一个空间，在其中光线来回反射，从而增加光线的相干性和增益。
光学谐振腔由两个光学镜片构成，其中一个镜片是部分穿透和部分反射的，另一个镜片是完全反射的。
在激光器中，激活介质被能量泵浦装置激活，并产生大量的激发态粒子。
这些激发态粒子在光学谐振腔的作用下，通过受激辐射的过程，将能量转移给通过谐振腔的光子，使之增加能量，最终形成了高亮度的激光束。
4. 光纤激光器的工作原理光纤激光器的工作原理是将光纤和激光器的原理相结合。
5.掺铒光纤激光器的工作原理(2)
5.掺铒光纤激光器的工作原理(2)收稿日期：2014-4-29；收到修改稿日期：2014-5-15基金项目：无作者简介：郭冰清（1993-），女，本科生，光电子技术科学2011级。
E-mail:tjuguobingqing@ 导师简介：胡明列（1978-），男，博士后，教授，目前研究方向为超短脉冲激光技术和光子晶体光纤2掺铒光纤激光器的工作原理郭冰清刘昭韩达明张红伟（天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072）摘要光纤激光器由于其特有的优点，近些年受到广泛关注和研究，而掺铒光纤激光器（EDFL）则是几种比较成熟的光纤激光器之一。
本文主要介绍了掺铒光纤激光器的工作原理，包括掺铒光纤激光器铒离子能级结构、泵浦机制和增益谱线，以及五种常见的谐振腔型，并对可调谐掺铒光纤激光器和多波长掺铒光纤激光器的工作原理进行了简单介绍。
之后简述掺铒光纤激光器的特点，比较了掺铒光纤激光器与其他激光器的优势所在，并在此基础上详述了掺铒光纤激光器在光纤通信及光纤传感方面的应用及问题。
最后对掺铒光纤激光器的发展进行了展望。
关键词激光器；工作原理和应用；掺铒光纤激光器；谐振腔中图分类号TN248文献标识码 AThe Working Principle of Doped Fiber LaserGUO Bing-qing, LIU Zhao, HAN Da-ming, ZHANG Hong-wei(College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University,Tianjin, 300072,China)Abstract In recent years, the optic fiber lasers are paid much attention and researched, due to its special advantages. And erbium-doped fiber laser is one of the several mature fiber lasers. This paper mainly introduces the working principle of erbium-doped fiber laser, including energy level structure of erbium ion, pumping mechanism, resonant cavity, gain spectrum, and five common resonant cavity. The principle of tunable erbium-doped fiber laser and multi wavelength erbium-doped fiber laser are introduced. After that, the paper introduces the characteristic of erbium-doped fiber laser, and the advantagescomparing with other laser. And on this basis, its application in fiber communication and fiber sensing is elaborated. Finally, the prospects for the future of erbium-doped fiber laser are presented.Key words lasers; working principle and application; erbium-doped fiber lasers; resonatorOCIS codes 140.3500; 140.3510; 140.34301引言掺稀土元素光纤激光器是利用在光纤中掺杂稀土元素引起的增益机制，通过引入反馈，实现激光振荡的。
窄线宽激光器原理
窄线宽激光器原理
窄线宽激光器（Narrow linewidth laser）是一种具有非常小的
光谱线宽的激光器。
与传统的宽线宽激光器相比，窄线宽激光器的光
谱线宽更窄，能够实现更高的时间解析度和频率分辨率。
这使其在原
子和分子物理学，光学和光纤通信等领域得到广泛应用。
窄线宽激光器的原理是基于光腔增益谱线的非常窄的自然线宽。
这是通过控制激光器腔体内的激光增益介质来实现的。
在窄线宽激光
器中，使用了复杂的反馈机制来维持光腔的稳定性，从而使激光的中
心频率十分稳定。
窄线宽激光器通常使用半导体材料作为激光介质，例如GaAs或InP。
此外，窄线宽激光器还可以利用外部反馈来进一步稳定激光输出
频率。
这种方法使用反馈电路将部分激光输出重新注入到激光器内部，从而消除任何不稳定性并进一步锁定输出频率。
窄线宽激光器在现代科学和工程领域中扮演着重要角色。
它们常
常用于实验室实验，例如在精确测量中使用。
此外，由于其卓越的频
率稳定性，窄线宽激光器在对光纤通信网络的信号传输和接收方面也
发挥着至关重要的作用。
因此，这种激光器仍将继续在未来的许多应
用中扮演重要角色。
光纤饱和吸收体稳频窄线宽光纤激光器
976nm pump LD1
976nm pump LD2
WDM
Pumped Er3+ fiber
WDM
Isolator
Coupler 21
34
Output
FBG F-P
Unpumped Er3+ fiber (Saturable absorber)
图 1 窄线宽光纤激光器实验原理图
Fig.1 Experimental setup of narrow linewidth fiber laser
Abstract: Single frequency 1550nm Erbium-doped fiber ring laser was demonstrated by introducing fiber saturable absorber and passive fiber Bragg grating Fabry-Perot etalon in laser cavity. As narrow bandwidth filter, the passive fiber Bragg grating Fabry-Perot etalon discriminated and selected laser longitudinal modes efficiently. Spatial hole burning effect was eliminated by traveling-wave cavity. Lasing frequency was stabilized by using 10m low concentration Erbium-doped fiber as saturable absorber. Stable single frequency 1550nm laser was acquired. High concentration Erbium-doped fiber was adopted as gain medium in the fiber laser. Pumped by two 976nm laser Diodes, the fiber laser has a threshold of 21mW. Laser output power is 39mW at 1550nm with a pump power of 145mW, and the corresponding slope efficiency is 30%. The SNR is larger than 50dB. The laser linewidth is less than 10kHz, measured by the delayed self-heterodyne method with 10km single mode fiber. Key words: laser technology; fiber laser; fiber saturable absorber; fiber Bragg grating Fabry-Perot etalon
掺铒光纤激光器(EDFL)的原理与应用简介
掺铒光纤激光器（ＥＤＦＬ）的原理与应用简介 光信０３０４班 杨鹤猛 指导教师 王英 摘要： 本文从增益介质，谐振腔结构和泵浦源三个构成激光器的必要条件出发，重点介绍了掺铒光纤激光器—ＥＤＦＬ的原理，接着简要介绍了光纤激光器的特点及分类，最后结合掺铒光纤激光器的特点阐明其应用并做了总结。
关键字：光通信 光纤激光器 掺铒光纤激光器 环形腔 １．引言 掺铒光纤激光器简称ＥＤＦＬ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ），光纤激光器的一种，是在掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）技术基础上发展起来的。
早在１９６１年，美国光学公司的Ｅ．Ｓｎｉｔｚｅｒ等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，但由于相关条件的限制，其实验进展相对缓慢。
而８０年代英国Ｓｏｕｔｈｈａｍｐｔｏｎ大学的Ｓ．Ｂ．Ｐｏｏｌｅ等用ＭＣＶＤ法制成了低损耗的掺铒光纤，从而为光纤激光器带来了新的前景。
近期，随着光纤通信系统的广泛应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。
其中，以光纤作基质的光纤激光器，在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步，是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。
目前光纤激光器技术是研究的热点技术之一。
ＥＤＦＬ利用光纤成栅技术把掺铒光纤相隔一定长度的两处写入光栅，两光栅之间相当于谐振腔，用９８０ｎｍ或１４８０ｎｍ泵浦激光激发，铒离子就会产生增益放大。
由于光栅的选频作用，谐振腔只能反馈某一特定波长的光，输出单频激光，再经过光隔离器即能输出线宽窄、功率高和噪声低的激光。
２．ＥＤＦＬ的工作原理 （１） ＥＤＦＬ的增益介质—ＥＤＦ ＥＤＦ作为ＥＤＦＬ的增益介质，其基本原理是在光纤的纤芯中能产生激光的稀有元素（如铒、钕、镨等），通过激光器提供的直流光激励，使通过的光信号得到放大。
利用掺铒光纤的非线性效应，把泵浦光输入到掺铒光纤中，使光线中的铒原子的电子能级升高。
窄线宽光纤激光器的应用
窄线宽光纤激光器的应用单频光纤激光器具有线宽超窄、频率可调、相干长度超长以及噪声超低等独特性能，借用微波雷达上的FMCW技术可对超远距离的目标进行超高精度的相干探测，从而会改变市场对光纤传感、激光雷达和激光测距等固有观念，继续把激光器应用革命进行到底。
光库通讯提供的单频光纤激光器拥有世界上独一无二的美国专利技术，可以十分低地成本解决激光光束质量和激光功率的矛盾，从而研制出了该款极具竞争优势的单频可调光纤激光器。
关键词：5cm腔长 FMCW 混频相干探测AFR光纤激光器的特点光库通讯提供的1550nm光纤激光器最大的特点就是线宽超窄至2Khz，频率稳定性好于10Mhz，具有超长相干长度和超低噪声，就是比世界上最好的DFB激光器都高出2个数量级。
该款激光器输出功率可达150mW，边模抑制比高于50dB，热调协范围20Ghz，同时兼备50Mhz/V的线性PZT调制功能。
除了对人眼安全的1550nm激光器外，光库通讯还提供同样性能的1000nm左右的光纤激光器，同时2000nm 的光纤激光器也正在计划之中。
将来，光库通讯还会推出波长覆盖1000-1550nm全光纤化的单频、高功率脉冲光纤激光器。
欢迎您的关注。
核心技术请见图1为我们激光器的结构图，激光器腔由左右两端的光纤光栅和中间极短的有源光纤组成。
该设计方案充分利用了我们美国合作方的专利技术，高浓度、铒/镱离子共掺有源光纤可以确保我们的激光器的腔长度少于5cm，这是传统光纤技术所不可能完成的任务！如此短的腔长极合适超高稳定性和跳模自由的单频激光工作。
该种激光器的线宽典型值为2Khz，而且都是线偏光输出。
结构紧凑和高稳定性能的光纤激光器就可以在如此短的激光腔基础上完成制作。
图1：激光器结构在光纤传感中的应用光库通讯的超窄线宽光纤激光器可以应用于分布式光纤传感系统，对远至10公里的目标进行探测、定位和分类。
它的基本应用原理就是频率调制连续波技术（FMCW），该技术能为核电站，石油/天然气管道，军事基地以及国防边界提供低成本的、全分布式的传感安全保护。
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
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张福宇;王蓟;薛明昆;衣文索
【期刊名称】《应用物理》
【年(卷),期】2024(14)4
【摘要】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。
【总页数】9页(P157-165)
【作者】张福宇;王蓟;薛明昆;衣文索
【作者单位】长春理工大学物理学院长春;长春理工大学光电工程学院长春
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.(高功率窄线宽掺铒光纤激光器的研究进展
2.基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器
3.基于金纳米棒可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器
4.
基于氧化铜可饱和吸收体的掺铒光纤激光器5.基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
可调谐超稳定窄带宽光纤激光器
可调谐超稳定窄带宽光纤激光器李子强;吕辉【摘要】介绍了一种基于商用掺铒光纤放大器、光纤布拉格光栅和可变光衰减器的可调谐、超稳定、窄带宽光纤激光器的实现方案及性能。
研究结果表明，该光纤激光器的输出功率稳定性好(1 h之内的稳定度<0.92%)，线宽窄(<52 pm)，边模抑制比高(约30 dB)，调谐范围超过20 nm。
整个系统不仅可以用作窄带宽光纤激光器，还可以作为宽带自发辐射输出光源和掺铒光纤放大器，且该系统易于实现，很容易在普通实验室里搭建。
%This paper introduces the performances of an ultrastable tunable narrow-band fiber laser and its implementation scheme.Based on the commercially available Er-doped fiber amplifier,fiber Bragg grating and variable optical attenuator,this fiber laser has high output power stability (<0.92% within one hour),narrow linewidth (<52 pm),high sidemode suppres-sion ratio (~30 dB)and large tunable range (over 20 nm).The entire system can not only be used as a narrowband fiber laser but also as a wideband amplified spontaneous emission light source and an Er-doped fiber amplifier.Furthermore,this system can be easily realized in an ordinary laboratory.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P61-63)【关键词】光纤激光器;特定激光系统设计;激光光谱学【作者】李子强;吕辉【作者单位】湖北工业大学理学院，武汉 430068;湖北工业大学理学院，武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TN2560 引言窄带宽光纤激光器在连续太赫兹波生成、微波光子、光通信、高分辨率光谱学和光传感领域都有潜在的应用前景［1－5］，因此成为研究热点。
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一种输出稳定的窄线宽可调谐掺铒光纤激光器郭 巍(天津大学理学院应用物理系,天津 300072)摘要:用薄膜滤波器作为调谐元件,在激光器谐振腔内加入一段未泵浦的掺铒光纤,利用其空间烧孔效应压窄线宽和稳定输出,设计了一种输出稳定的可调谐窄线宽掺铒光纤激光器.调谐范围为1530～1560nm ,输出线宽小于0.06nm ,输出稳定,受振动等环境因素影响小.关键词:光纤激光器;掺铒光纤;窄线宽;饱和吸收中图分类号:TN 248 文献标识码:A 文章编号:100025854(2006)0120043202掺铒光纤激光器工作在第3通信窗口(1530～1560nm ),因其阈值小、噪声低、调谐范围宽、易于与通信光纤连接等优点而在光通信、光谱分析和光传感等领域受到越来越多的关注[1～3].掺铒光纤激光器的输出线宽由选频器件决定,而制作窄线宽的可调谐滤波器成本非常高,另外受振动等环境因素影响,掺铒光纤激光器输出一般不稳定,所以为了获得稳定窄线宽的激光输出常常需要复杂的结构或精密的控制技术.近年来,一种通过在激光器谐振腔内加入一段未泵浦的掺杂稀土元素的光纤来压窄激光器输出线宽和稳定激光器输出的方法引起了广泛的关注[4～7].这种方法利用未泵浦掺杂光纤中的空间烧孔效应[8],能将输出线宽压窄到kHz 以下.该方法结构简单,可操作性强,且输出非常稳定;但用这种方法大多实现的是单频率的不可调谐的激光输出.本文中,笔者用薄膜滤波器作为调谐元件,通过在激光器谐振腔内加入一段未泵浦的掺铒光纤,设计了一种稳定的可调谐窄线宽掺铒光纤激光器. 图1 掺铒光纤激光器结构1 实验装置实验装置如图1所示,EDF1掺铒光纤作为增益介质,长11m ,并提供环形腔内初始的自发辐射荧光,实验测得的自发辐射光谱如图2所示;EDF2掺铒光纤处于未泵浦状态,长度1m ,作为饱和吸收体,实现压窄线宽和稳定输出的作用,2段掺铒光纤1550nm 处吸收系数为3.8dBm ;2个WDM 耦合器为980/1550波分复用器,一个将980泵浦光耦合进掺铒光纤EDF1,另外一个将剩余的980泵浦光耦合出腔外,保证EDF2的未泵浦状态;调节偏振控制器的作用是使饱和吸收体中的空间烧孔效应更明显,压窄线宽和稳定作用越好;环行器3个端口1入2出,2入3出;镀铝金属膜反射镜反射率大于95%;薄膜可调谐滤波器作为粗调谐器件,调谐范围1530～1560nm ,带宽0.3nm ;9∶1的耦合器10%一端作为激光输出.可见只要保证光在环形谐振腔内运行1周的增益大于或等于损耗,就可实现激光输出.收稿日期:20050831基金项目:国家自然科学基金资助项目(60478036)作者简介:郭 巍(1981),女,吉林省松原县人,天津大学硕士研究生,主要从事集成光电子学和光纤激光器的研究.第30卷第1期2006年 1月河北师范大学学报(自然科学版)Journal of Hebei Normal University (Natural Science Edition )Vol.30No.1Jan.20062 实验结果将可调谐滤波器中心波长调节在1550nm ,然后调节980半导体泵浦激光器输出功率,同时调节偏振控制器,当输出功率为7.34mW 时,开始有激光输出.图3为泵浦功率为100mW 时的激光输出光谱.可见输出线宽已经远远小于可调谐滤波器的滤波带宽0.3nm ,光谱仪已经到了分辨极限(0.06nm ),要想进一步测量输出带宽,需使用延迟自外差法[9]或零差法[10].激光器不仅输出线宽窄,而且输出很稳定,能维持图2状态10s 以上.通过实验发现,未泵浦掺铒光纤越长输出越稳定,受振动等环境因素的影响越不明显,但缺点是达到相同的激光输出功率所需的泵浦功率也越大. 图2 掺铒光纤自发辐射谱图3 掺铒光纤激光器输出光谱3 结 论用薄膜滤波器作为调谐元件,在激光器谐振腔内加入一段未泵浦的掺铒光纤,利用其空间烧孔效应压窄线宽和稳定输出的作用,设计了一种稳定的可调谐窄线宽掺铒光纤激光器,调谐范围1530～1560nm ,输出线宽小于0.06nm ,输出稳定,受振动等环境因素影响小,结构简单,在光通信、光谱分析和光传感等领域将有广阔的应用前景.参考文献:[1] 胡松,尉仕康,詹黎,等.15波长输出的布里渊掺铒光纤激光器[J ].光学学报,2005,25(2):2122214.[2] 冯新焕,孙磊,刘艳格,等.基于保偏光纤光栅的双波长掺铒光纤激光器[J ].中国激光,2005,32(2):1452148.[3] 吴国锋,伍浩成,阳华,等.可调谐掺铒光纤激光器的几种构成方式及特点[A ].全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议论文集[C].上海:中国光学学会出版社,2001.5212524.[4] L IU Jian ,Y AO Jian 2ping ,Y AO Jian ,et al .Single 2longitudinal 2mode multi 2wavelength fiber ring laser [J ].IEEE Photon 2ics Technology Letters ,2004,16(4):102021022.[5] 杨敬,瞿荣辉,孙国勇,等.一种新型结构的单纵模光纤激光器[J ].中国激光,2005,32(4):4412444.[6] 俞本立,钱景仁,罗家童,等.线宽小于0.5kHz 稳态的单频光纤环形腔激光器[J ].量子电子学报,2001,8(4):3452348.[7] 陈柏,陈兰荣,李学春,等.未抽运掺杂光纤在掺Yb 3+窄线宽光纤激光器中的作用[J ].中国激光,2001,A28(5):3992401.[8] MOSHE H ,RON D ,BARUCH F ,et al .Line width 2narrowing mechanism in lasers by nonlinear wave mixing [J ].OpticsLetters ,1994,19(18):140621408.[9] HANN E L ,MIK A ser line width measurement using self 2homodyne detection with short delay [J ].Optics Comm ,1998,155:1802186.[10] 俞本立,钱景仁,杨瀛海,等.窄线宽激光的零拍测量法[J ].中国激光,2001,A28(4):3512354.(下转第57页)44河北师范大学学报(自然科学版)第30卷参考文献:[1] PECORA L M ,CARROLL T L.Synchronization in chaotic systems [J ].Phys Rev Lett 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Physics Science and Information Engineering ,Hebei Normal University ,Hebei Shijiazhuang 050016,China ;munist Y outh League ,Cangzhou Teachers College ,Hebei Cangzhou 061001,China )Abstract :The problem of two identical chaotic systems with noise is investigated in this article.The in 2stantaneous mean square error (ε)is analyzed based on the Jacobian equation of the response system.A syn 2chronization scheme is proposed here ,and the time 2varying coupling parameter sequence used in this new scheme is obtained by minimizing the instantaneous ε.Numerical simulation shows that two 22D logistic map reach the state of synchronization with the time 2varying synchronization method.K ey w ords :chaos synchronization ;22D logistic map ;time 2varying coupling parameter(责任编辑 刘新喜)(上接第44页)A Stable Tunable Er 3+Doped Fiber Laser with N arrow Line 2widthGUO Wei(Department of Applied Physics ,College of Science ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China )Abstract :A stable tunable Er 3+doped fiber laser with narrow line 2width is presented.A film filter is used as tuner ,a unpumped Er doped fiber is applied in cavity to narrow line 2width and stabilize output with its space burning hole effect.The laser tunable range is 1530～1560nm ,the line 2width is less than 0.06nm ,and the output is quite stable with little sensitivity to environment.K ey w ords :fiber laser ;Er 3+doped fiber ;line width narrowing ;saturable absorption(责任编辑 刘新喜)75第1期刘虎等:用改进的耦合参数法实现二维logistic 映象系统的混沌同步。