环形腔光纤激光器中光谱边带不对称性特性研究
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》范文
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》篇一摘要：本文针对基于光纤光栅F-P（Fabry-Perot）的环形腔光纤激光器进行了深入研究。
首先，介绍了光纤激光器的基本原理和环形腔结构的特点；然后详细阐述了光纤光栅F-P的基本原理及其在环形腔光纤激光器中的应用；最后，通过实验验证了该结构的激光性能，并对结果进行了分析讨论。
一、引言随着科技的不断进步，光纤激光器因其高光束质量、高转换效率和高稳定性等优点在众多领域得到了广泛应用。
环形腔光纤激光器作为其中的一种重要结构，具有高功率、高光束质量等优点，在光通信、传感、医疗等领域具有广泛的应用前景。
而光纤光栅F-P作为一种重要的光学元件，具有高精度、高稳定性和高灵敏度等特点，在光纤激光器中具有重要的应用价值。
因此，研究基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、光纤激光器基本原理及环形腔结构特点光纤激光器是利用光纤作为增益介质，通过一定的激励方式实现光子放大的一种激光器。
其基本原理包括泵浦源激励、增益介质、谐振腔等部分。
环形腔光纤激光器是一种特殊的结构，其谐振腔呈环形结构，具有高反馈率、高光束质量等优点。
此外，环形腔结构还可以实现多模运行或单模运行，具有灵活的激光模式控制能力。
三、光纤光栅F-P的基本原理及其在环形腔光纤激光器中的应用光纤光栅F-P是一种基于Fabry-Perot干涉原理的光学元件，具有高精度、高稳定性和高灵敏度等特点。
其基本原理是通过在光纤中制作两个反射面，形成一个Fabry-Perot干涉仪，实现对光信号的调制和滤波。
在环形腔光纤激光器中，光纤光栅F-P可以用于实现激光器的模式控制、线宽压缩和波长调谐等功能。
四、实验验证及结果分析为了验证基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的性能，我们进行了实验研究。
首先，搭建了环形腔光纤激光器实验装置，并采用光纤光栅F-P作为谐振腔内的滤波元件。
然后，通过调整泵浦源的功率和光纤光栅F-P的参数，实现了对激光器的模式控制、线宽压缩和波长调谐等功能。
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》范文
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》篇一一、引言光纤激光器在近年来的激光技术发展中得到了广泛的关注，尤其在传感器、通讯以及光学加工等多个领域都有显著的应用。
环形腔光纤激光器是其中一种常见的结构，而其性能的提升则往往依赖于关键技术的创新。
本文将重点研究基于光纤光栅F-P （Fabry-Perot）的环形腔光纤激光器，探讨其工作原理、性能特点以及潜在的应用前景。
二、光纤光栅F-P技术概述光纤光栅F-P技术是一种基于光纤光栅和Fabry-Perot干涉原理的光学技术。
它通过将两个反射面（如两个光纤端面）间的光进行干涉，以实现特定波长的光的过滤和选择。
该技术的主要特点包括高精度、高稳定性以及高分辨率等。
三、环形腔光纤激光器工作原理环形腔光纤激光器由泵浦源、环形腔、输出耦合器等部分组成。
其中，环形腔是激光器的核心部分，它通过将光在环形路径中多次反射和放大，从而实现激光的产生。
基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器，通过在环形腔中引入光纤光栅F-P结构，能够进一步提高激光器的性能。
四、基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的设计及实验研究4.1 设计方案本研究中，我们设计了基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器，该激光器主要由单模光纤、光纤光栅F-P结构、泵浦源和输出耦合器等部分组成。
其中，光纤光栅F-P结构用于选择特定波长的光，并提高激光器的输出性能。
4.2 实验过程我们首先制备了光纤光栅F-P结构，并将其集成到环形腔光纤激光器中。
然后，我们使用高功率的泵浦源对激光器进行泵浦，并观察其输出性能。
通过调整光纤光栅F-P结构的参数，我们得到了不同波长的激光输出。
4.3 实验结果及分析实验结果表明，基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器具有较高的输出功率和稳定性。
同时，通过调整光纤光栅F-P结构的参数，我们可以得到特定波长的激光输出，具有较高的光谱纯度。
此外，该激光器还具有较好的抗干扰能力和环境适应性。
五、潜在应用前景及发展趋势基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器在传感器、通讯、光学加工等领域具有广泛的应用前景。
环形光学谐振腔
环形光学谐振腔环形光学谐振腔是一种可用于实现非线性光学效应的重要器件。
它允许光在环形光路中多次反射，并在中间介质和介质之间来回传播。
这种腔体可以增加光的光程长度，从而增强非线性效应。
本文将介绍环形光学谐振腔的基本原理、应用、制备和优化方法。
1.基本原理环形光学谐振腔是由一段光纤弯曲成圆环形状制成的，两个端面上包含高反射率和低反射率衬底的半反射镜。
当光从光纤传到环形腔中，它将多次自我匹配，形成一个纵向模式。
该谐振腔的光学腔长与波长比是整数倍。
因此，当光线在腔中传播时，它将被放大和稳定，从而导致许多有趣的非线性光学效应。
2.应用环形光学谐振腔广泛应用于光学传感器、光频梳、量子计算等领域。
例如，在光学传感器中，通过改变腔长来改变环形光学谐振腔周围介质的折射率可以确定环境中的折射率，从而实现对气体、液体或固体的检测。
此外，该谐振腔还可以用于测量非线性光学介质中的精细结构、制备光量子态、增强非线性光学效应和产生新颖的非线性光学现象。
3.制备在制备环形光学谐振腔时，首先要从一个通常为光纤的单模光纤制备出间断环的光纤构架。
为了使制备的环形光学谐振腔具有足够的机械强度和耐用性，通常先要在光纤弯曲区域施加一层保护套管。
接下来，使用微切割器和腐蚀剂在光纤的表面上制作微小凸台和凹槽。
最后，通过双面刻蚀技术在光纤末端制作半反射镜，将其形成环形光学谐振腔。
这种方法可以制备出Miniaturized和高度集成的环形光学谐振腔，具有较高的革新性和灵活性。
4.优化方法为了优化环形光学谐振腔的性能，一些非常有效的方法已经被提出。
其中的一个方法是通过使用二分频技术和最佳化二分频晶体的尺寸来增加谐振腔的带宽，从而使它更适用于广域非线性效应。
另一个优化方法包括使用波导耦合全反射和自动相位控制系统来优化谐振腔的耦合和微调。
此外，通过使用具有较高对称性的环形光学谐振腔，也可以优化非线性光学效应的表现，这是因为具有足够高的对称性可以减少过渡辐射流，从而增强非线性光学过程发生的可能性。
王云才教授2008课题组总结
太原理工大学物理系王云才课题组 2008 Annual ReportOptics Laboratory Institute of Optics & electronics Physics Department Taiyuan University of Technology太原理工大学物理系光电技术研究所光学实验室王云才教授小组2008年科研工作总结R e s e a r c h R e p o r t 2008Three questions to all the graduate students in my group:What are the most important problems inyour field?Now, are you working on one of them?Why not?（2008.12.1-2）小组全家福课题组成员教授： 王云才博士、教授、博士生导师太原理工大学物理系主任、理学院副院长山西省物理学会、山西省光学学会副理事长副教授：杨玲珍（博士）讲 师：王娟芬（博士） 王安帮 王冰洁（博士生）张明江（博士生） 张建忠研究生：物理电子学：李静霞 孔令琴 张秀娟 牛生晓 赵清春郭东明 龚天安 丁燕青 樊林林 李海忠张继兵 杨丛渊 梁君生 张英英 闫西岳李 璞光 学 工 程：乔占朵 李光辉 邬云翘 陈莎莎 汪洋 郑婉君郑建宇 潘尔明 朱建峰 钱建军 赵彤 马建议 凝聚态物理：冯野课题组研究方向：1.半导体激光器的非线性动力学特性及其应用主要研究在外光注入或者外光反馈的微扰下，半导体激光器输出的动态特性及其应用。
2.混沌激光测距与激光雷达利用光反馈半导体激光器得到宽带的混沌载波，基于相关技术实现具有低截获概率、高抗干扰能力、高精度的新型测距测速雷达。
利用光反馈半导体激光器产生的宽带混沌激光作为探测信号，基于相关技术实现高分辨率、高动态范围的新型光时域反射测量技术（混沌激光时域反射计）。
基于SESAM的被动调Q环形腔掺饵光纤激光器
对光 的 吸收 与腔 内光强 相关 ，即 当光 脉 冲光强 较 弱时 吸收较 强 ，对 激光器 起 到 “ 关 门” 的作用 ；而 当脉 冲强 度达 到 其 饱 和 光 强 时 ，可 饱 和 吸 收镜 被 “ 漂 白” ，光 脉 冲 可 以 完 全 通 过 ，从 而 形 成 调 Ｑ 激 光 脉
冲Ｌ ６ ］ 。所 用半 导体 可饱 和 吸收 镜 型 号 为 Ｓ ＡＭ－ １ ５ ５ ０ － ３ ０ 一 Ｘ，其 工 作 波 长 为 １ ４ ８ ０ ～１ ６ ４ ０ ｎ ｍ，非 饱 和 吸 收 损耗 ３ Ｏ ，调 制深 度 １ ８ ，饱 和通 量 ７ ０ ￣ Ｊ ／ ｃ ｍ 。由于 半导体 可饱 和 吸收 镜性 能与 偏 振态 相 关 ，所 以在
该 激 光器 的输 出 光谱 特 性进 行 了研 究 。该 激 光 器 的 中心 波 长 为 １ ５ ６ ０ ｎ ｍ，重 复 频 率在 １ ０ ｋ Ｈｚ以 内 ，斜 率 效 率为 １ ． ２ ％ ， 阈值 泵 浦 功 率 约 为 ４ ８ ｍＷ ，最 大 输 出功 率 约 为 ０ ． ９ ５ ｍＷ 。
［ 关 键 词 ］ 光 纤 激 光 器 ；半 导 体 可 饱 和 吸 收镜 （ Ｓ Ｅ Ｓ ＡＭ） ；被 动 调 Ｑ ［ 中图分类号］Ｔ Ｎ２ ４ ２ ［ 文 献标 志 码 ］ Ａ ［ 文章编号］１ ６ ７ ３—１ ４ ０ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ７ — ０ ０ １ ０ —０ ２
生脉 冲激 光 的重复 频率在 ｋ Ｈｚ 量 级 ，具有 低频 高能 的特 性 ，其 发展 和应 用位 于脉 冲激 光研 究 的前沿 。 调 Ｑ技 术早 期 常用 的方法 包括 声光 调 Ｑ ］ 、 电光调 Ｑ 等 主 动调 Ｑ 技术 ，但 是这 ２种 技 术需 要 在 光路 中引 入声 光 晶体 、电光 晶体 以及 复杂 的控制 结 构 。２ ０世 纪后 期 ，非 线 性 介 质半 导 体 可 饱 和 吸收 镜
【国家自然科学基金】_环形腔光纤激光器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
科研热词 激光器 光纤激光器 石墨烯 被动锁模 被动调q 可调谐 受激布里渊散射 半导体光放大器 飞秒 非线性偏振旋转 超短环形腔 谐波阶数可调 调谐范围 纳秒脉冲 环形腔激光器 波长调谐 氧化石墨烯 放大的自发辐射 掺铒光纤激光器 掺铒光纤放大器 掺er光纤(edf)激光器 布里渊掺铒光纤激光器 孤子激光 多波长 增益均衡 同步脉冲展宽器 可调谐环形腔激光器 双稳态触发器 双波长掺铒光纤激光器 双倍布里渊频移间隔 单纵模 全光判决器 全光信号处理 光纤bragg光栅(fbg) 光子晶体光纤 f-p滤波器
科研热词 推荐指数 环形腔 3 光纤激光 3 相干组束 2 激光器 2 光纤激光器 2 非线性偏振旋转 1 集成光学 1 铒镱共掺磷酸盐光纤 1 距离 1 被动锁相 1 被动相位锁定 1 自混合散斑 1 相干合成 1 环形腔光纤激光器 1 激光谐振腔 1 激光振荡 1 氧化硅 1 掺铒光纤 1 微激光器 1 布里渊光纤陀螺 1 声光可调谐滤波器 1 受激布里渊散射(sbs)量 1 光纤环形激光器 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
推荐指数 6 4 3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
电子科大2012毕业设计课题一览表
10 低频大功率限幅器的设计与实现 11 高反压PIN开关驱动器的设计与实现 12 集中参数定向耦合器的设计与实现 13 脉冲调制电源的设计与实现 14 溶胶凝胶制备氧化钒的工艺优化及特性研究 15 太赫兹有机敏感薄膜的制备及表征 16 电子束蒸发制备无机光敏薄膜的研究 17 氧化钒的太赫兹光谱响应研究 18 (t-bt)2Ir(acac)掺杂有机太阳能电池研究 19 基于ITO透明阴极的有机电致发光显示器件研究 20 Alq激子阻挡层在有机太阳能电池中的应用研究 21 金属/匹配层透明阴极在有机电致发光显示器件中的应用研究 22 低功耗锂电池保护芯片的设计 23 锂电池充电管理芯片的设计 24 低噪声非制冷红外焦平面组件的设计 25 流水线ADC的器件级建模研究 26 数字式温度测试电路的研究 27 简易自行车测速、测距仪的设计 28 简易电信号测试电路的研究 29 RF电路的设计与建模 30 脲醛树脂壁材的电子墨水微胶囊的制备及表征 31 明胶-阿拉伯胶壁材的电子墨水微胶囊的制备及表征
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光电楼321室 光电楼321室 光电楼339-6 光电楼339-6 光电楼339-6 逸夫楼211 逸夫楼211
13982203217 13982203217 13881902004 13881902004 13881902004 83201960 83201960 83201960 83201960 83201960 18615762996 18615762996 83201708 83201708 83201708 83201708 83202981 83202981 83202981 83202981 83202981 83207609 83207609 83207609 83207609 13618034834 13618034834 13618034834 13618034834 13618034834 83206899 83206899 13982062362 13982062362 13982062362 83204363 83204363 83204363
光纤光栅F-P标准具选模单频环形腔光纤激光器
文章 编号 ： ｉ ０—３ ２ ２ ０ ） ２１８ —４ ０ １４２ （０ ６ １ ９ ７０
光 纤 光栅 Ｆ Ｐ标 准具 选 模 单频 环 形 腔 光 纤 激 光 器 —
伍 波， 刘永智， 刘 爽， 代志勇
（ 电子科技大学 光 电信息学 院， 成都 ６０ ５） １０ ４
中 图分 类 号 ： Ｔ ４ Ｎ２ ８ 文献标识码 ： Ａ
输出
光纤激光器以其卓越的性价比， 以及抗 电磁干扰能力强 、 转换效率高、 线宽 窄、 出光束质量好、 输 可靠性高 等优点 ， 在光纤通信、 激光加工、 激光医疗 、 激光雷达、 结构测距、 光纤传感等方面得到 日益广泛的应用 。在光纤 激光器中， 光纤光栅通常用来作为反射腔镜 ， 产生窄带光谱输出ｎ］ 它可 以使激光器紧凑 、 呓， 简单。与光纤法布 里一 珀罗标准具相 比， 光纤光栅标准具有更好的窄带选模特性， 可用来对光纤激光器选纵模 。文献［—］ ３４ 理论分 析 了光纤 光栅 标准 具 的透射 特性 及纵 模特 性 ， 在掺 铒环 形 腔光 纤 激光 器 腔 内引 入 光 纤光 栅 标 准 具 作 为选 频器 件， 得到 ３ １ ．６ ｍｗ 单频激光输出［ 。采用掺铒镱双包层光纤作为增益介质 ， ５ ］ 在光环形器上 以光纤光栅标 准具
选频 的光 纤激 光器得 到 了 １ｗ 的单频 高功 率激 光输 出［ 。这 两种 激光 器 的共 同缺 点 是 结 构 复杂 ， ６ ］ 能量 转换 效
率低 ， 文献Ｅ］ ５ 得到的效率为 ３ ， 文献［ ］ ６使用了 ｌ 泵浦功率， ９ ｗ 效率为 ５３ 。国内也研究 了在增益光纤上 ．
（） ２
式中： ｚ ห้องสมุดไป่ตู้ （ ） Ａ（）Ｂ ｚ分别为后向和前 向传播光波电场的振幅 ；＝２ｕ Ａ 卢 ＝ｎ ／ 为传播常数。光纤 光栅反射系数 ｒ＝Ｉ Ｉ ； ｇ
环形腔高掺Er 3+窄线宽光纤激光器实验研究
６ ０ ５ Ｃｈｎ ） １ ０ ４， ｉａ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｎ ｒ ｗ — ｉ ｔ ｉ ｒ ｒｎ ａ ｅｒｗ ｉｈ ｆｅｑ ｅｎ ｙ ｓ ｅ ｔｎ ｙ ｆｂｅｒＢｒ ｇｇ ｇｒ ｔ ｔａ ｔ Ａ ａｒｏ ｌ ｉ ｗ ｄ ｈ ｆｂｅ ｉ ｇ ｌｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｅｌｃ ｉｇ ｂ ｉ ａ ａ — ｎｅ ｉｇ（ ｎ ＦＢＧ ） ｓ ｏｒ ｉｅ ａ ｔ ｓ ｅ ｒｅ Ｉ ｒ ｏｎ ｔｃ ｖｉ ｉ ａｎ ｕａｒａｎ ｏｍ ｐ ｅｄ ｙ ｈ ｔｌ ａｒ ｃ ｖｉ ｉ ｒ ｐｏ ｔ ｄ．ｔ ｅｓ ａｎ ａ ｔ ｓ ｎ ｙ ｓ ｙ ｎ ｌ ｄｃ ｏｓ ｂ
１ 引 言
目前 ， 窄线 宽光 纤 激 光 器 已实 现 单模 输 出 ， 宽 线
可 达 ２ｋ Ｈｚ以 下 ， 率 超 过 ２ ０ｍＷ 。 通 过 控 制 腔 内 功 ０ 相 遇 光 波 的 偏 振 状 态 消 除 驻 波 效 应 引 起 的 空 间 烧 孔
的稳定 性和 环境 适 应 性 。窄 线 宽 光 纤 激 光 器 的 腔 形
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌ ｔ ｄ ｆＨｉｈ ＥＰ＋ Ｄｏ ｅ ｒ ｏ ｉ ｅｗｉ ｔ ｉ ｅ ｎ ｓｒ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｕ ｙ ｏ ｇ Ｓ ｐ ｄ Ｎａ ｒ ｗ Ｌ ｎ — ｄ ｈ Ｆ ｂ ｒＲｉ ｇＬａ ｅ
Ｗ Ｕ Ｂｏ 。ＩＩ Ｙｏ ｇ ｚ ｉ Ｕ ｎ — ｈ ．ＤＡＩＺ ｉ ｏ ｇ ｈ— ｎ ｙ
（ ｃ ｏ ｌ ｏ ｔ Ｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ Ｕｎｖ ｒ ｉｙ ｆ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｃｅ ｃ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｃｈ ｎ ｄ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｏｐ — ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｆ ｏ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｅ ｔｏ ｉ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｌｇ ， ｅ ｇ ｕ
光纤环形腔特性分析
图４．６定向耦合器结构设计图当波长为１．５５／ｔｍ的光波从定向耦合器端口１入射后，在光波导中光场的２Ｄ—ＢＰＭ如图４．７所示。
图４，７定向耦合器的２Ｄ－ＢＰＭ图４．３．３探测器输入输出关系实验所用探测器为高响应度ＩｎＧａＡｓ平面结构ＰＩＮ探测器，其作用就是把接收到的光信号转换为电信号。
探测器的输出：，＝互１卜Ｅ。
１２＝丢∑；“‰．ｃｘｐ№“埘－ｆ（丸喃）】（４．８）因为解调的时候是利用依次谐波完成，因此经过带通滤波后，上式之存在ｋ＝∥±１（即‰这一项）。
，＝∑以以＋。
魂魄＋．ｃｏｓｋｆ＋魄＋．一磊）】（４．９）将其中ＣＯＳ的式子展开后，可写成下述的形式：Ｉ＝ＣＯＳＣＰｊ＋Ｂｓｉｎ‰，（４．１０）其中Ａ＝∑以以＋。
‰玩＋。
ｃｏｓ（Ｃ，。
一九＋。
）（４．１１）丑＝一∑以以。
趣魄＋。
ｃｏｓ（磊。
一九。
）（４．１２）由贝赛尔函数的性质可知…，只要考虑ｋ＝－ｉ，０，＋１的项即可，而其他的项的影响就很小了。
因此Ａｌ＝ＪｏＪｌ‰啊ＣＯＳ（庐１一丸）＋Ｊｏ，ｌ‰允ｌｃｏｓ（Ｃｏ一舡１）（４．１３）Ｂｊ＝－ＪｏＪｌ‰啊ｃｏｓ（织一九）＋山，ｌｈｏｈ＿１ｅｏｓ（妒。
一九１）（４．１４）在解调时，用的是ｓｉｎ％（利用正交锁相法将正弦项提出，除去余弦项），所以输出电流与频移的关系就用墨项表示。
将环形谐振腔传递函数的具体公式和贝塞尔函数代入晟中，就可以画出下面的图。
图４．８谐振环输出解调信号与频差的关系仿真图形图４．ｎ当光从端口１输入端口３的购麻信号图４．１２从端口１到端口４的信号如图４．１２，波长为１．５５９ｍ的光波从环形谐振器端１入射，经过在经过定向耦合器一部分光从端口４射出，另一部分被耦合进环形腔，经过在环形腔内传输。
４２图４．１３实际测试谐振特性曲线激光驱动电路使激光器输出波长为（五＝１５５０ｎｍ）的锯齿波，端口４由ＰＩＮ光电探测器，示波器显示谐振图形。
由图形可以看出自由谱宽度。
当光纤环长度为３ｍ，插入损耗托＝ｏ．１４ｄＢ（３．２％），光纤环损耗为８０哆乞，可以得到为墨＝ｏ．９６２，算出精细度Ｆ的值大约为７０。
被动锁模Yb 3+光纤环形腔激光器的研究
被 动锁模 或 自锁 模光 纤 激光 器是 利用光 纤或其 他元 件 中的非 线性 光学 效应 实现锁模 工作 的 ， 激光器 结构 简单 ， 不 需要插 入任何 调制 元 件 ， 一定 条件 下 ， 在 激光 器 可以实 现 自启 动锁模 工作 ， 获得宽 度很 窄 （ｓ ｆ 量级 ） 的脉冲 ， 且 不 存在超模 噪声 ｒ］ 目前 ， 模光 纤激光器 产 生超短 脉 冲主 要 的 腔体 形 式有 线 形腔 、 形 腔等 。直线 腔 采用 ５。 锁 环 非 全光纤 结构 ， 入 损耗 大 、 插 技术 复 杂、 实用化 比较 困难 ， 而环 形腔 掺 Ｙｂ 计光 纤激光 器易 于 自起动 ， 型结构简 腔
会 旋 转 ， 它重 新 回到起 偏器 （ 时相 当于 检偏器 ） ， 但 这 时 由于
２／ ｌｔ ４ ｐ ａｅ＾
偏振控 制 器 Ｐ 的作 用使 得 低 强 度 的椭 圆偏 振 光 的偏 振 Ｃ 态与起 偏器 的偏振 方 向垂 直 ， 而低 强 度 的椭 圆偏 振 光 在 因 腔 内的传 输 损 耗 很 大 。当 高 强 度 的 椭 圆 偏 振 光 通 过 光 纤 时 ， 自相 位 调制 （Ｐ 和交叉 相位 调 制 （ Ｐ 的作 用 较 其 Ｓ Ｍ） Ｘ Ｍ） 强 ， 圆偏 振 态 就 会 旋 转 ， 而 它 能 够 无 损 耗 地 通 过起 偏 椭 因
摘
要 ： 采用 ９ ４ｎ ７ ｍ半导体激光器作为泵浦 源， 超高掺 杂 Ｙｂ 。 光纤作为增益介 质， 利用光 纤的非线 性
偏振旋转效应 ， 得到稳定 的 ｐ 量级锁模光脉 冲。泵浦功率 ２ ０ｍｗ 时 ， ｓ ２ 激光 器锁模阈值功率 １０ｍＷ， 出功 ５ 输 率 ２ ６ｍｗ， 锁模光脉冲 中心 波长 １０６ｎ ３ｄ ４ ｍ， Ｂ带 宽 ６ ０ ｍ，０ｄ ． １ｎ ２ Ｂ带宽 １ ｉ 脉 宽 ２ ｓ 重 复频 率 ２ ６ｒ ｍ， ２ｐ ， Ｏ ＭＨｚ 。与同类光纤激光器 相 比． 该激光器输 出功率高 ， 具有更好 的稳定性 。 关键词 ： 光纤 激光 器 ； 被 动锁模 ； 超高掺杂 ； Ｙ 光纤 ｂ
关于激光器研究(文献综述)
关于锁模光纤激光器的研究前言激光器，顾名思义，即是能发射激光的装置。
1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。
1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。
1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。
1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。
以后，激光器的种类就越来越多。
按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。
近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。
2004 年，Idly 提出了一种自相似脉冲光纤激光器，同时为这种光纤激光器建立了一种数值模型。
模型中采用非线性薛定谔方程（NLSE）描述脉冲在正色散光纤中的传输，引入了一个与脉冲强度相关的透过率函数将NPE 锁模机理等效成快速可饱和吸收体（SA）的作用0 模拟发现这种激光器输出的脉冲具有抛物线的形状和线性啁啾，能量可高达10nJ。
随着自相似脉冲在实验上的实现，自相似锁模光纤激光器迅速成为超短光脉冲领域的研究热点。
用Idly 模型对自相似锁模光纤激光器的研究不断取得新的进展。
在此我将对激光和激光器的原理和基于原理而做出的进一步的相关研究（如被动锁模光纤激光器）做一个大致的探讨。
主题激光器的原理非线性偏振旋转被动锁模环形腔激光器的结构如图1所示, 激光器由偏振灵敏型光纤隔离器、波分复用器、偏振控制器、输出藕合器、掺yb3+光纤组成。
其工作原理为从偏振灵敏型光纤隔离器输出的线偏振光,经过偏振控制器PCI(1/4 λ波片)后变为椭圆偏振光, 此椭圆偏振光可看成两个频率相同、但偏振方向互相垂直的线偏振光的合成, 它们在掺yb3+增益光纤中藕合传输时, 经过光纤中自相位调制和交叉相位调制的非线性作用, 产生的相移分别为其中n1x 、n1y分别为yb3+光纤沿X、Y方向的线性折射率, n2、l分别为该光纤的非线性折射率系数和长度。
光学环形衰荡腔-概述说明以及解释
光学环形衰荡腔-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:光学环形衰荡腔是一种基于光学干涉原理的特殊构型的光学器件。
其具有环形结构，通过在环形路径中反射和干涉的方式实现光的蓄积和放大，从而达到放大或稳定光信号的目的。
相较于传统的光学器件，光学环形衰荡腔具有独特的优势和广泛的应用前景。
光学环形衰荡腔的具体结构包括一对对称的耦合器和环形光学波导。
通过调节耦合器和波导之间的耦合强度和相位差，可以实现光信号的蓄积和放大。
在环形光学波导中，光信号将以圆周路径传输，通过不断的反射和干涉，达到放大或稳定的效果。
同时，光学环形衰荡腔还可以通过引入控制信号，实现对光信号的调控和操控，具有可调谐性和高度可控性。
光学环形衰荡腔在现代光学和光子学领域具有广泛的应用。
其中，光学环形衰荡腔在微型激光器、光学放大器、光学传感器、光学振荡器等领域都有重要的应用。
在微型激光器中，光学环形衰荡腔可以实现高增益、低阈值的激光输出，具有小体积、快速响应和低功耗的特点。
在光学传感器中，光学环形衰荡腔可以通过对环境介质的测量，实现对温度、压力、折射率等物理量的高灵敏度检测。
在光学振荡器中，光学环形衰荡腔可以实现相干光的生成和调制，广泛应用于光通信、光时钟和光学成像等领域。
综上所述，光学环形衰荡腔作为一种特殊的光学器件，具有许多独特的优势和广泛的应用前景。
它不仅可以实现对光信号的放大和稳定，还可以实现对光信号的调控和操控，具有可调谐性和高度可控性。
随着光学和光子学技术的不断发展，光学环形衰荡腔将在各个领域发挥越来越重要的作用，为光学与光子学领域的研究和应用带来新的突破和进展。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将从以下几个方面对光学环形衰荡腔进行介绍和分析。
第一部分是引言部分，主要概述了光学环形衰荡腔的基本概念和背景。
我们将会介绍什么是光学环形衰荡腔，以及它在光学领域中的重要性和应用前景。
同时，我们还会提到本文的结构，明确文章的内容框架和布局。
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》范文
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》篇一一、引言随着光纤技术的不断发展，光纤激光器因其高效率、高稳定性及良好的光束质量等优点，在众多领域得到了广泛的应用。
其中，环形腔光纤激光器以其结构简单、高光束质量等特性，在光通信、光传感以及光谱学等领域中发挥着重要作用。
本文将重点研究基于光纤光栅F-P（Fabry-Perot）的环形腔光纤激光器，探讨其工作原理、性能特点以及应用前景。
二、环形腔光纤激光器的基本原理环形腔光纤激光器主要由掺杂光纤、隔离器、环形器等部分组成。
其工作原理是通过光纤激光器的谐振作用，实现激光的产生与输出。
光纤中的光栅起到了对激光束进行分光与反射的作用，形成闭环光路，使激光束在环形腔内不断振荡、增强，最终实现激光的输出。
三、基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器在传统环形腔光纤激光器的基础上，引入了光纤光栅F-P技术。
光纤光栅F-P技术通过将两个反射面之间的光纤进行光栅化处理，实现了对激光束的精细调节。
这种技术可以有效地提高激光器的输出功率、光束质量以及稳定性。
四、工作原理及性能特点基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的工作原理如下：激光束在环形腔内经过多次反射与振荡后，由光纤光栅F-P技术进行调节。
通过对光栅间距的调整，实现对激光波长的精确控制。
此外，该技术还可以对激光的输出功率、光束质量以及光谱特性进行优化。
该环形腔光纤激光器具有以下性能特点：1. 高输出功率：通过调整环形腔内的谐振条件，可实现高功率的激光输出。
2. 良好的光束质量：通过优化环形腔的结构和参数，可获得高质量的光束输出。
3. 稳定性好：采用光纤光栅F-P技术，可有效提高激光器的稳定性。
4. 波长可调：通过调整光纤光栅的间距，实现对激光波长的精确控制，适用于不同应用场景。
五、应用前景基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器在众多领域具有广泛的应用前景。
例如，在光通信领域中，可用于高速率、大容量的信息传输；在光谱学领域中，可用于高精度光谱分析；在医疗领域中，可用于激光手术、生物成像等方面。
杜晓松、王涛、顾德恩-电子科技大学光电学院
专家：许向东（组长）、黎威志、杨亚杰时间：5月3日（周四）上午9:00地点：二教215人员：如下：专家：谢光忠（组长）、王军、太惠玲时间：5月7日（周一）上午8:30地点：光电楼409学术厅人员：如下：专家：钟建（组长）、曹贵川、林慧时间：5月8日（周二）上午8:30 地点：二教205人员：专家：陈文彬（组长）、李军建、张磊时间：5月2日（周三）上午8:30地点：二教110人员：如下：专家：祁康成（组长）、蒋向东、蒋泉时间：5月4日（周五）上午8:30地点：二教303人员：如下：专家：张晓霞、岳慧敏、张行至时间：5月3日（周四）下午3:00 地点：二教203人员：如下：专家：李和平（组长）、兰岚、陈德军时间：5月7日（周一）下午2:30 地点：光电楼409人员：如下：专家：刘爽（组长）、欧中华、王卓然时间：5月4日（周五）下午2:30地点：二教201人员：专家：廖进昆（组长）、唐雄贵、王云祥时间：5月7日（周一）下午2:30地点：二教215人员：专家：周晓军（组长）、董洪舟、张尚剑时间：5月2日（周三）下午2:30地点：光电楼409人员：专家：补世荣（组长）、漆强、杨昕梅时间：5月3日（周四）下午2:30地点：二教206人员：专家：王占平（组长）、杨洪平、曾成时间：5月3日（周四）下午2:30地点：光电楼409人员：专家：唐普英（组长）、何其锐、宁俊松时间：5月3日（周四）下午2:30地点：二教408人员：专家：周鹰（组长）、刘娟秀、杨立峰时间：5月3日（周四）下午2:30地点：二教207人员：专家：杨春平（组长）、汪平河、杨先明时间：5月2日（周三）下午2:30地点：二教110人员：专家：高原（组长）、周建华、张靖时间：5月4日（周五）上午8:30 地点：二教210人员：。
环形腔掺铒光纤激光器输出特性理论与实验研究
环形腔掺铒光纤激光器输出特性理论与实验研究作者：沈红荣万生鹏李向涛来源：《现代电子技术》2008年第06期摘要：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。
关键词：掺铒光纤；光纤激光器；环形腔；耦合比中图分类号：TN248 文献标识码：A文章编号：1004-373X(2008)06-189-03Theoretical and Experimentical Research on Output Characteristic ofErbium-doped Fiber Ring LaserSHEN Hongrong，WAN Shengpeng，LI Xiangtao(Key Laboratory of Nondestructive Test Ministry of Education，Nanchang Hangkong University，Nanchang，330063，China)Abstract：The output characteristics of fiber ring lasers composed of different length Er-doped Fibers(EDF) and different split ratio output couplers are studied experimentally.Theoretical analysis indicates the threshold and slope efficiency of the laser are related to the length of EDF and the split ratio of the output coupler，and one optimum value exists，these are according with the experimental result.Keywords：Erbium-doped fiber；fiber laser；ring cavity；coupler ratio1 引言光纤激光器是当今光电子技术研究领域中最热门的研究课题之一。
环形腔双包层掺Tm 3+光纤激光器的动态特性研究
维普资讯
Ｓ ＥＭ Ｉ ＮＤＵＣＴＯ Ｒ ＰＴ０ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩ Ｖ０Ｉ２７ Ｎｏ． Ｃ０ ０ ＣＳ ． ５
Ｏｃ 。２ ０６ ｔ ０
环 形腔 双 包 层 掺 Ｔ ＋ 纤 激 光 器 的动 态 特 性 研 究 ｍ３ 光
占生 宝 ，赵 尚 弘 ，石 磊 ， 绍 强 ，张 虎 方
ｕ ｐ ｒ ｌ ｖ ｌｐ ｐ ｌ ｔｏ ｐ ｅ ｅ ｅ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ
１ 引 言
波 长为 ２ ｍ 的高 功率 激光 在遥感 、 电对抗 等 光
军 事领 域有 着 广 泛 的 运 用 ， 包 层 掺 Ｔｍ抖 光 纤 激 双
光器是 产 生 这 一 波 长 的 理 想 激 光 器『 。但 由 于 １ ］ Ｔ ｍ抖 属于准三 能 级结 构 ， 长 的光纤 长度 会导致 激 较
（ 空军 工 程大 学 电讯 工程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ７ ） 陕 １０ ７
摘 要 ： 基 于速 率方程 的 离散 算 法 ， 实现 了对环 形腔 双 包层 掺 Ｔｍ什 光 纤激 光 器 的动 态特 性
分 析 ； 究 了光纤 不 同位 置 处。 。 研 Ｈ 和 Ｆ 能级 粒子数 以及 激 光功 率的 变化 。结果 表 明 ： 光纤 不 同位 置
ｐ ｓｔｏ ｓ Ｔｈ ｓ ｓｕ ｙ ｆ ｒｈ ｒ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅａ ａｉｎ ｏ ｃｌ ｔ ｎ ｓ ａ ｔ ｇ ａ ｉ ｅ ｅ ｔ ｏｉ ｎ． ｉ ｉ ｔ ｄ ｕ ｔ ｅ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｈ ｉ ｆｒ ｌｘ ｔｏ ｓ ｉ ａｉ ｔｒｉ ｔｄｆ ｒ ｎ ｍ ｌ ｏ ｎ ｆ
环形掺Er 3+光纤激光器输出特性分析与实验研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｕ ｐ ｔｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ３ ｄ ｐ ｄ ｒｎ ａ ｉ ｂ ｒ ｌｓ ｒ ｗｅ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌｙ ｓｕ ｉｄ ｂ ｓｒ ｃ ： ｅ ｏ ｔ ｕ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔ ｓｏｆＥｒ ｏ ｅ ｇ ｃ ｖ ｔ ｆ ｅ ａ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ａｌ ｔｄ ｅ ｙ ｉｉ ｉ ｙｉ ｉ
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第３ ５卷 第 ５期
ＶＯ ． １３５ ＮＯ． ５
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｆａｅ ｎ ａ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ ｎ ｒ ｒｄａ ｄＬ ｓ ｒ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｎ
２０ ＯＨ ６年 ｌ ０月
Ｏｃ ． Ｏ ６ ｔ２ Ｏ
环 形 掺 Ｅ３光 纤激 光器 输 出特 性 分 析 与 实 验 研 究 ｒ ＋
Ｓ ｔ ｎ ｒ ｈ ａ ｔｒｓ ｃ ａ ｏ ｔ ｉ ａ ｙ ｃ ａ ｃｅ ｔ ｓ ｒ ｉｉ
０ 引 言
掺 Ｅ ３ 纤 激 光 器 由 于 其 增 益 谱 很 宽 且 工 作 在 ｒ光
了 激 光 器 输 出 功 率， 析 了 不 同 泵 浦 光 波 长 、 浦 功 率 、 光 纤 分 泵 Ｅ
Ｔｈｅ ｒ ｔｃ ｌａ ａ ｙ ｉ ｎ ｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｔ ｄ ｆｏ ｔ ｕｔｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｓ ｏ ｅ ｉ ａ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｅ ｐ ｒｍ ｎｔ ｌｓ ｕ ｙ ｏ ｕ ｐ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｉ
０ ３ ｄ ｐ ｄ ｒｎ ａ ｉ ｂ ｒｌ ｓ ｒ ｆ Ｅｒ＋ ｏ ｅ ｉ ｇ ｃ ｖｔ ｆ ｅ ｅ ｙｉ ａ
掺 杂 浓 度 、 出端 耦 合 器分 光 比 、 光 工作 波 长 等 因 输 激
Ｅｒ ｄ ｐ ｄ ｆｂ ｒ ｌｓ ｒ ｗａ ｘ ｒｍ ｅ ｔｌｙ ｓ ｄ ｅ ｄ ｔｅ ｓｏ ｆ ｃｅ ｙ ｏ ｏ ｅ １ ３ ｏ ｅ ｅ ａ ｅ ｓ ｅ ｐｅｉ ｎ ａｌ ｔ ｉ ａ ｌ ｐ ｅ ｉ ｕ ｄ ｎ ｈ ｅ ｉ ｉｎｃ ｆｍ ｒ ０％ ｗａ ｂ ａｎ ｄ． ｓｏ ｔｉ ｅ Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｆｉ ｅ ａ ｅ ； ｙ ｗｏ ｄ ： ｂ ｒ ｌｓ ｒ Ｅｒ ｄ ｐ ｄ ｆｂ ｒ ３ ｏ ｅ ｅ ； ｉ Ｒｉ ｇ ｃ ｖｔ ｎ ａ ｉ ｙ； Ｒａｅ ｅ ｕ ｔｏ ｔ ｑ ａ ｎ； ｉ
《2024年基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》范文
《基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，光纤激光器已成为光通信、光传感、光学测量和光学加工等领域的重要技术之一。
在众多类型的光纤激光器中，环形腔光纤激光器以其结构简单、性能稳定、易于调谐等优点备受关注。
近年来，基于光纤光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）和法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer，F-P）的环形腔光纤激光器得到了广泛的研究和应用。
本文旨在研究基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器的原理、特性及其应用。
二、光纤光栅F-P环形腔光纤激光器原理光纤光栅F-P环形腔光纤激光器主要由光纤光栅、法布里-珀罗干涉仪和环形腔等部分组成。
其中，光纤光栅用于选择波长并作为反馈元件，法布里-珀罗干涉仪则用于调节激光器输出的光谱线宽和激光功率。
环形腔的设计则能够保证激光器输出的稳定性和可靠性。
该激光器的工作原理为：激光束在环形腔内进行多次往返传输，形成谐振，进而产生激光。
当激光束经过光纤光栅时，只有满足布拉格条件的特定波长的光束才能通过光栅并继续传输。
同时，法布里-珀罗干涉仪则对传输的光束进行干涉调节，使得激光器输出的光谱线宽和激光功率得以调整。
最终，激光器输出稳定、高质量的激光束。
三、光纤光栅F-P环形腔光纤激光器的特性基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器具有以下特点：1. 结构简单：该激光器结构紧凑，主要由光纤光栅、法布里-珀罗干涉仪和环形腔等部分组成，便于制作和调试。
2. 性能稳定：环形腔的设计保证了激光器输出的稳定性，使其在不同环境条件下均能保持优良的性能。
3. 易于调谐：通过调整法布里-珀罗干涉仪的参数，可以方便地调节激光器的光谱线宽和激光功率。
4. 高质量输出：该激光器输出的激光束质量高，适用于各种高精度应用场景。
四、应用领域基于光纤光栅F-P的环形腔光纤激光器在多个领域都有广泛的应用，如：1. 光通信：用于光信号的传输和放大，提高通信质量和速度。
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第30卷 第1期光 学 学 报Vol.30,No.12010年1月ACTA OP TICA SINICAJ anuary ,2010 文章编号:025322239(2010)0120132205环形腔光纤激光器中光谱边带不对称性特性研究高玉欣 徐文成 罗智超 罗爱平 宋创兴(华南师范大学光电子信息科技学院,光子信息技术广东省重点实验室,广东广州510006)摘要 理论分析了环形腔锁模光纤激光器中光谱边带不对称性产生的物理机制,实验中搭建了环形腔被动锁模光纤激光器平台,通过调节偏振控制器,在L 波段获得了明显不对称的边带光谱。
实验结果表明,光谱不对称性主要存在两方面的明显特点:1)强度不对称性,最明显时正二级的强度比负二级的强度高14.28dBm ;2)数量不对称性,最明显时正级数量要比负级数量多5个。
通过对光谱边带不对称性物理机制的分析对如何消除边带效应以获得理想的孤子脉冲具有重要的指导意义。
关键词 激光器;边带不对称性;光纤激光器;被动锁模;环形腔中图分类号 TN248 文献标识码 A doi :10.3788/AOS 20103001.0132Ch a r act e ris t ics of t he S i deba n d As y m met r y i n a Fi be r Ri n g L as e rGao Yuxin Xu Wencheng L uo Zhichao L uo Aiping Song Chuangxing(L abor a tor y of Photonic Inf or m a tion Tech nology ,School of I nf or m a tion of Op toelect ronic Science a n d Engi neeri ng ,Sout h Chi n a Nor m al U niversit y ,Gu a ngzhou ,Gua ngdong 510006,Chi n a )Abs t r act Physical mechanism of the sideband asymmet ry is theoretically analyzed in the fiber ring lasers ,A passive mode 2locked erbium 2doped fiber ring laser is const ructed in the experiment ,The obvious asymmet ry of the spect ral sidebands in an L 2band is obtained by adjusting polarization cont rollers.The asymmet ry of sidebands can be observed in two aspects :on the one hand ,the asymmet ry of the power between the positive and the negative order numbers is obvious ,which can be observed that the intensity of the positive second order is higher 14.28dBm than that of the negative same order ;on the other hand ,the sideband asymmet ry numbers f rom the positive to the negative orders are also obvious ,the number of the positive orders is more 5numbers than that of the negative.The sideband asymmet ry is usef ul for the research of eliminating the sidebands and acquiring the ideal soliton p ulses and so on.Key w or ds lasers ;sideband asymmet ry ;fiber laser ;passively mode 2locking ;ring cavity 收稿日期:2009201219;收到修改稿日期:2009204210基金项目:广东省自然科学基金(04010397)资助课题。
作者简介:高玉欣(1981—),女,硕士研究生,主要从事光纤激光器和高码率光通信等方面研究。
E 2mail :liayuan322@导师简介:徐文成(1965—),男,教授,博士生导师,主要从事光纤激光器及其在高码率光通信系统中的应用等方面的研究。
E 2mail :xuwch @ (通信联系人)1 引 言自从1550nm 光通信窗口打开以来,光纤通信向着远距离、高容量的方向发展,该发展趋势对激光光谱的平滑程度以及脉冲前后沿的非重叠性无疑提出了更高的要求。
而在超短脉冲掺铒光纤激光器实验中,产生的光谱总伴随着边带。
光谱边带一方面使光谱的主脉冲能量减少,另一方面使激光器输出脉冲的频谱质量发生劣化,容易使信号之间产生串扰,从而直接影响激光器在长距离光纤通信系统的应用。
因此,如何获得无光谱边带的超短脉冲是近年来非线性光纤光学研究领域中一个重要的研究课题[1～6]。
对光谱边带的研究国内并不多。
国外从20世纪80年代开始就有人提出了光谱边带的问题,但是在整个80年代,对于边带的产生原因、不对称性机理、如何消除边带等仍处于探索研究阶段。
1982年R.H.Stolen 等[7]对双折射光纤中光脉冲以不同的角度入射时对脉冲整形效应做了初步的研究,为以1期高玉欣等: 环形腔光纤激光器中光谱边带不对称性特性研究后的边带不对称性研究奠定了理论基础。
1991年N.Pandit 等[8]将边带不对称性的起因归结于拉曼散射效应,较长波长低频率范围内的边带产生是由于较短波长高频率的孤子放大作用引起的。
1994年D.U.No ske 等[1～3]提出了调制不稳定性会产生光谱边带的不对称性。
W.S.Man 等[6,9,10]将光谱边带不对称性解释为环形腔内双折射效应产生不同的光谱滤波效果所致。
2007年叶辉等[11]利用飞秒脉冲光谱边带效应测量了光纤色散,获得了满意的结果。
在文献[11]的基础上进一步研究环形腔光纤激光器中激光光谱边带不对称性特性,分析光谱边带产生的物理机制以及如何消除边带成分以获得理想的孤子脉冲。
2 理论分析边带的形成是由于光在激光腔中运转经过光纤耦合器输出的损耗与在掺铒光纤中的增益放大导致激光腔中脉冲能量与峰值功率的周期性扰动,形成孤子并泄露出色散波,而该孤子和泄露出的色散波达到干涉相长的条件时,即在该处形成边带,表示为β(ω0)+β1δω+k s -β(ω0+δω)L =2πm ,(1)式中m 为整数,β(ω0+δω)是色散波的传播常数,k s 是孤子波数。
即只要(1)式中满足m 是整数时,左右等式成立,一个级数的边带即可产生。
本实验中,为了更好的分析边带不对称性物理机制,将整个环形腔等效为如下模型[7,12,13]。
由于色散波强度小,非线性效应较弱,对边带不对称性的分析仅考虑激光腔中的线性传输特性[7]。
由图1所示的模型,整个系统的透射比表示[9,14～16]为T 2=co s 2θ1sin 2θ2+sin 2θ1co s 2θ2+12sin 2θ1sin 2θ2cos Δφl ,(2)图1环形腔中激光器等效装置图Fig.1Equivalent setup to the fiber ring laser式中T 为系统的透射比,θ1为光经过偏振相关隔离器后快轴y 与起偏器投射方向v 之间的夹角,θ2是偏振器方向v 与快轴y 之间的夹角,Δφl 为该系统产生的线性相移,具体表达式为Δφl =2πL λs(n x -n y ),(3)式中n x ,n y 为腔内沿两个主轴的平均折射率,λs 为信号光波长。
由(2)式可知,改变θ1和θ2时,其透射比亦会相应改变。
如图2中曲线所示,θ1=π/4,θ2=π/4时,主波透射比T 达到最大值1;当保持θ2值不变,改变θ1(如图2中虚曲线所示),色散波的光谱透射比相对于主波透射比有很大的漂移。
也就是说,改变θ1,色散波的光谱透射比会相对于主波透射比向长波方向漂移,色散波和主波发生干涉相长的几率在长波长范围内多一些,从而使得长波范围内的正级数边带数量要比短波范围内负级数边带数量多一些,长波范围内的正级数边带强度也比短波范围内的同等级数的负级数边带强度强一些(如图2所示)。
此外,由图2还可以看出,实验中只要调节偏振控制器PC 1(调节θ1)至不同的角度,相应的会导致透射比达到极大值并且其中心波长位置发生改变,同时透射比的极大值的大小也相应地发生改变,从而改变不同波长的吸收滤波效果,最后造成激光光谱中心波长两边出现不对称的光谱边带。
图2色散波的光谱透射比(虚线)和主波透射比(实线)相对于波长的变化情况Fig.2Systemtransmittanceversusthedifferentwavelength between the dispersive wave (the dashed line )and the major wave (the solid line )3 实验结果及分析图3所示为环形腔掺Er 3+光纤激光器实验装置图。
半导体二极管(LD )激光器(中心波长为980nm )为抽运源。
OC1和OC2为输出耦合器,耦合比为90∶10,其中10%为输出端。
PD 2ISO 为特别定制的偏振相关隔离器,它有两方面的作用:1)偏振相关的隔离器将随机偏振入射的光波转变为线偏振光;2)和双折射光纤组合实现了被动锁模的光强敏感的类饱和吸收体的作用。
PC1和PC2为偏振片,是为了改变光的偏振态。
331光 学 学 报30卷图3环形腔光纤激光器实验装置图Fig.3Schematic diagram of the doped fiber ring laser 环形腔光纤激光器工作原理如下:从PC1出来的光经过其作用变为椭圆偏振光,进入掺Er 3+光纤得到增益放大,后进入PC2,在此过程中,由于克尔效应,使得椭圆偏振光的两个相互垂直的偏振分量经历相同长度的光纤所产生的非线性相移不同,进而使椭圆偏振光的偏振态发生了改变。
当光经过PC2时,将调整光脉冲的偏振方向与后面的偏振相关隔离器PD 2ISO 的偏振方向一致,这样的结构使得光脉冲的峰值经历最小的损耗而通过,而光脉冲的两翼经历了较大的损耗而削减掉,从而使光脉冲发生窄化(类似于快饱和吸收体),最终达到锁模状态。