单频光纤激光器
光纤激光器的特点与应用
光纤激光器的特点与应用光纤激光器是在EDFA技术基础上发展起来的技术。
近年来，随着光纤通信系统的极大的应用和发展，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。
光纤激光器在降低阂值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步。
它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。
1.光纤激光器工作原理光纤激光器主要由三部分组成:由能产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。
光纤激光器的基本结构如图1所示。
掺稀土元素的光纤放大器推动了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。
当泵浦光通过光纤中的稀土离子时，就会被稀土离子所吸收，这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转。
反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。
从激发态到基态的辐射方式有两种，即自发辐射和受激辐射，其中受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可以形成相干性很好的激光。
激光发射是受激辐射远远超过自发辐射的物理过程，为了使这种过程持续发生，必须形成离子数反转，因此要求参与过程的能级应超过两个，同时还要有泵浦源提供能量。
光纤激光器实际上也可以称为是一个波长转化器，通过它可以将泵浦波长光转化为所需的激射波长光。
例如掺饵光纤激光器将980nm的泵浦光进行泵浦，输出1550nm的激光。
激光的输出可以是连续的，也可以是脉冲形式的。
光纤激光器有两种激射状态，三能级和四能级激射。
三能级和四能级的激光原理如图2所示，泵浦(短波长高能光子)使电子从基态跃迁到高能态E4或者E3，然后通过非辐射方式跃迁过程跃迁到激光上能级E43或者E3 2，当电子进一步从激光上能级跃迁到下能级E扩或者E3，时，就会出现激光的过程。
基于MOPA结构的1550 nm单频脉冲光纤激光器
第５０卷 第８期 激光与红外Ｖｏｌ．５０，Ｎｏ．８ ２０２０年８月 ＬＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤＡｕｇｕｓｔ，２０２０ 文章编号：１００１ ５０７８（２０２０）０８ ０９４８ ０５·激光器技术·基于ＭＯＰＡ结构的１５５０ｎｍ单频脉冲光纤激光器温 强，王超梅，李 尧，余 洋，张 昆，张浩彬，朱 辰（华北光电技术研究所，北京１０００１５）摘 要：人眼安全的１５５０ｎｍ全光纤单频脉冲激光器具有广泛且诱人的应用前景。
本文所研制的激光器采用全光纤主振荡功率放大（ＭＯＰＡ）结构和腔外声光调制的方法，一级预放大级采用１ ５ｍ单模保偏掺铒光纤，输出功率２１ ４５ｍＷ；二级预放大级采用１ ５ｍ双包层保偏铒镱共掺光纤，输出功率２５３ ６ｍＷ；功率放大级采用１ｍ双包层保偏大芯径铒镱共掺光纤，泵浦功率１５ ９Ｗ时，最终实现了输出功率２ ６Ｗ、脉宽２６０ｎｓ、重复频率１０ｋＨｚ的单频脉冲激光输出。
通过对各级增益光纤和无源光纤的长度优化，成功抑制了放大自发辐射（ＡＳＥ）和受激布里渊散射（ＳＢＳ），消除了放大过程中噪声的影响，得到了峰值功率１ＫＷ的稳定单频脉冲特性。
关键词：光纤激光器；单频；主振荡功率放大；受激布里渊散射；脉冲中图分类号：ＴＮ２４８ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ５０７８．２０２０．０８．００８１０５５ｎｍｓｉｎｇｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｕｌｓｅｄｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｂａｓｅｄｏｎＭＯＰＡｓｔｒｕｃｔｕｒｅＷＥＮＱｉａｎｇ，ＷＡＮＧＣｈａｏ ｍｅｉ，ＬＩＹａｏ，ＹＵＹａｎｇ，ＺＨＡＮＧＫｕｎ，ＺＨＡＮＧＨａｏ ｂｉｎ，ＺＨＵＣｈｅｎ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｙｅ ｓａｆｅ１５５０ｎｍａｌｌ ｆｉｂｅｒｓｉｎｇｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｈａｓｂｒｏａｄａｎｄａｔｔｒａｃｔｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓ ｐｅｃｔｓ Ｔｈｅｌａｓｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｄｏｐｔｓａｌｌ ｆｉｂｅｒｍａｉｎｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＭＯＰＡ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｕｔ ｏｆ ｃａｖｉｔｙａｃｏｕｓｔｏ ｏｐｔｉｃｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ Ｔｈｅｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｓｔａｇｅａｄｏｐｔｓ１．５ｍｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｅｐｏｌａｒｉｚａ ｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｅｒｂｉｕｍ ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｗｉｔｈｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆ２１．４５ｍＷ；ｔｈｅｓｅｃｏｎｄ ｓｔａｇｅａｄｏｐｔｓ１．５ｍｄｏｕｂｌｅ ｃｌａｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇｃｏ ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒｗｉｔｈｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆ２５３．６ｍＷ；ｔｈｅｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｓｔａｇｅａｄｏｐｔｓ１ｍｄｏｕｂ ｌｅ ｃｌａｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｌａｒｇｅ ｃｏｒｅ ｄｉａｍｅｔｅｒｃｏ ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ，ａｎｄｗｈｅｎｔｈｅｐｕｍｐｐｏｗｅｒｉｓ１５．９Ｗ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｏｕｔｐｕｔｗｉｔｈｐｏｗｅｒ２．６Ｗ，ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ２６０ｎｓ，ａｎｄｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｒａｔｅ１０ｋＨｚ，ｉｓｆｉｎａｌｌｙｒｅａｌｉｚｅｄ Ｂｙｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｇａｉｎｆｉｂｅｒａｎｄｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｆｉｂｅｒａｔｅａｃｈｌｅｖｅｌ，ｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｄｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎ（ＡＳＥ）ａｎｄＳｔｉｍｕｌａｔｅｄＢｒｉｌｌｏｕｉｎＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ（ＳＢＳ）ａｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎｏｉｓｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｐｕｌｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｉｔｈｐｅａｋｐｏｗｅｒｕｐｔｏ１ｋＷｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ；ｓｉｎｇｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｍａｉｎｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄＢｒｉｌｌｏｕｉｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；ｐｕｌｓｅ作者简介：温 强（１９９５－），男，硕士研究生，主要从事单频光纤激光器，放大器等方面研究。
1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器
1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器王雄飞;郝金坪;何晓同;张昆;张利明;赵鸿【摘要】设计并实现了一种基于人眼安全波段的1550 nm全光纤化结构单频脉冲光纤激光器.激光器采用外腔稳频技术的单频半导体激光器作为种子源,其线宽1.8 kHz,功率20 mW.通过预放大器和声光调制器获得单频脉冲激光,并运用两级光纤放大器实现了线宽1.9 kHz、平均功率521 mW、脉冲宽度200 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲光纤激光输出.输出脉冲峰值功率达260 W.输出端采用了双包层单模光纤,保证了输出激光的光束质量.整个激光器通过对种子光级联放大,结合放大器的增益控制,成功抑制了受激布里渊散射(Stimulated Bril-louin Scattering,SBS)效应,消除了放大过程中噪声对线宽的影响,获得了线宽稳定的单频脉冲激光.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2018(048)010【总页数】5页(P1238-1242)【关键词】光纤激光器;单频;声光调制器;峰值功率;单模;受激布里渊散射;全光纤【作者】王雄飞;郝金坪;何晓同;张昆;张利明;赵鸿【作者单位】固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015;固体激光技术重点实验室,北京100015【正文语种】中文【中图分类】TN2481 引言单频光纤激光器是光纤激光领域的研究热点之一。
由于单频光纤激光器可广泛应用于光纤通信、光纤传感、相干探测、量子信息等多个领域[1-4],因此被国内外许多研究机构所重视。
相对于连续单频光纤激光器而言,脉冲单频光纤激光器研究具有较大的技术难度,特别是线宽千赫兹量级的大能量、高峰值功率单频脉冲光纤激光器的研究进展相对缓慢。
而该类型光纤激光器也是激光雷达、激光测距等方向急需的优质光源[5-7]。
单频光纤激光器产品的检验要求文件
单频光纤激光器产品的检验要求文件
单频光纤激光器产品检验要求文件
一、引言
单频光纤激光器因其高稳定性、高单色性和高输出功率等优点，在科研、通信和工业领域得到了广泛应用。
为确保产品质量，我们制定了单频光纤激光器产品的检验要求文件，以指导生产和质量控制。
二、检验要求
外观检验：产品外观应整洁，无明显划痕、污渍和损伤。
外壳和标识应清晰、完整。
光学性能检验：
输出功率：在指定波长下，激光器的输出功率应符合产品规格要求。
波长稳定性：在规定时间内，激光器的输出波长变化应小于允许范围。
光束质量：光束的发散角和光斑形状应符合产品规格要求。
电气性能检验：
电源适应性：激光器应能在规定的电源电压范围内正常工作。
功耗：激光器的功耗应符合产品规格要求。
环境适应性检验：
温度适应性：激光器应在规定的工作温度范围内正常工作。
湿度适应性：激光器应在规定的湿度范围内正常工作。
可靠性检验：
寿命测试：激光器应能在规定的连续工作时间内保持性能稳定。
抗震性测试：激光器应能在规定的振动条件下正常工作。
三、检验方法
各项检验项目应采用相应的测试仪器和方法进行，如功率计、波长计、光谱分析仪等。
测试过程中应严格遵循测试规范，确保测试结果的准确性和可靠性。
四、检验周期
产品应定期进行检验，以确保产品质量始终符合标准要求。
检验周期应根据产品的重要性和使用环境进行合理设定。
五、结论
通过严格的检验要求和方法，我们可以确保单频光纤激光器产品的质量和性能达到客户要求，为客户提供优质的产品和服务。
激光纵模技术 单纵模 多纵模
在光纤激光器中，具有极窄输出线宽的单频光纤激光器是激光器发展的重要方向之一。
单纵模窄线宽光纤激光器是指激光以腔内振动单一纵模的形式输出，其特征是激光光谱线宽非常狭窄，最高可达到10-8 nm，比现有窄线宽DFB 激光器的线宽还要窄两个数量级，比目前光通信网络中DWDM信号光源的线宽要窄5～6个数量级。
窄线宽单纵模光纤激光器可以保证激光具有极好的相干特性，其相干可达数百公里。
窄线宽光纤激光器可望在超高精和超远距离激光测距、光纤传感及光纤通信领域具有极其广泛的应用前景：（1）目前大多数激光测距仪是基于脉冲激光的光时域反射原理，即通过测量激光脉冲发射和经目标反射回接收器的时间差进行测距，这种测量的精度一般为1-10 米，测量距离（军用）仅有10-20 公里。
这主要受限于激光的脉冲宽，激光脉冲越短，测量精就越高，但同时激光线宽也大大增加，增大了探测的噪声，迅速降低了动态探测距离。
如果利用单纵模光纤激光器作为探测光源，基于频率调制连续波技术和光波相干原理，则能实现几百公里、精度小于1米的探测。
（2）对于光纤传感，同样可以利用频率调制连续波技术和光波相干原理，实现超高精、超远距离以及微弱信号的测量。
如图1所示，单纵模窄线宽光纤激光的一部分被耦合进一个有固定反射率的参考臂中，该参考臂充当本地振荡器LO），另一根光纤充当传感光纤。
从传感光纤反射回来的激光与来自本地振荡器的参考光一起混频产生一个光拍频，该拍频与它经的时间延迟差相对应，传感光纤上远处的信息就可以通过测量拍频来获取。
利用这种技术进行探测，可实现敏感-100dB 百亿分之一）的信号测量。
基于单纵模窄线宽光纤激光器的光纤传感技术，可广泛应用于石油天然气管道的泄漏监测全球现有500 万公里石油天然气管道，目前依靠人工巡逻的方式进行监测）、电力系统的输电损耗监测（由于当前的高压线路缺乏精确的温压力探测，每年损失电能上千亿美元）、核电站的安全监测未来（主要能源之一）、油井的温和压力实时监控等。
单频DBR和DFB光纤激光器综述
单频DBR和DFB光纤激光器综述张劲松 裴 丽 魏道平 赵玉成 简水生(北方交通大学光波所,北京100044) 摘要 综合报导近年来单频DBR,DFB光纤激光器研究进展,并阐述了各种光纤激光器的机理,实验装置和研究结果。
关键词 单频光纤激光器;分布反馈;分布布拉格反射;空间烧孔效应;模式跳跃The S urvey of Single-frequency DBR and DFB Fibre LasersZha ng Jingsong Pei Li Wei Dao ping Zhao Yucheng J ian Shuisheng(Institute o f Lightw av e Techno lo g y,No r the rn J iaoto ng U niv er sity,Beijing100044)Abstract The r ecent dev elo pment o f sing le-frequency D BR and D FB fibre la se rs is surv eyed,the princi-ple,the ex perimental ar rang ement a nd the r esea rch results o f different fibre la se rs are a lso discussed.Key words sing le-frequency fibr e la se rs;dist ributed feedback(D FB);distributed Br agg reflec to r(DBR);spa tial ho le bur ning;mo de ho ps1 引言 窄带,单频(单纵模)激光光源在光通信,传感,光谱学等领域有着广泛的应用。
虽然早在1961年Elias Snitzer就发现了钕掺杂玻璃包层波导中的激光现象[1],但以前人们主要使用半导体激光器。
光纤光栅F_P标准具选模单频环形腔光纤激光器
第18卷 第12期强激光与粒子束Vol.18,No.12 2006年12月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Dec.,2006 文章编号: 100124322(2006)1221987204光纤光栅F2P标准具选模单频环形腔光纤激光器3伍 波, 刘永智, 刘 爽, 代志勇(电子科技大学光电信息学院,成都610054) 摘 要: 讨论了光纤光栅法布里2珀罗(F2P)标准具选模光纤激光器的单频运转原理,并研制了全光纤结构单频掺Er3+光纤环形激光器。
实验中采用两个976nm激光二极管双向泵浦作为泵浦源,高掺杂浓度掺Er3+光纤作为增益介质,以行波腔消除空间烧孔效应,利用光纤光栅F2P标准具窄带选模特性,当泵浦光功率为36mW时,得到了稳定的单频激光输出。
实验中使用了长5和3m的掺杂光纤,在泵浦光功率为145mW时输出功率分别为19和42mW,光2光转换效率分别为13%和29%,斜率效率分别达到了16%和33%。
输出谱线3dB带宽0.01nm,无跳模现象。
关键词: 激光技术; 光纤激光器; 环形腔; 布里2珀罗标准具; 光纤光栅 中图分类号: TN248 文献标识码: A 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、输出光束质量好、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[122],它可以使激光器紧凑、简单。
与光纤法布里2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[324]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3.16mW单频激光输出[5]。
采用掺铒镱双包层光纤作为增益介质,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[6]。
基于MOPA结构的1064nm单频光纤激光器
激 光 技 术 ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．６ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０１９
文章编号：１００１３８０６（２０１９）０６０８０００４
基于 ＭＯＰＡ结构的 １０６４ｎｍ 单频光纤激光器
朱志坚１，薛竣文２ ，王玉珂１，孙 鲁２，苏秉华１，２
关键词：激光技术；光纤激光器；单频；受激布里渊散射 中图分类号：ＴＮ２４８．１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０７５１０／ｊｇｊｓｉｓｓｎ１００１３８０６２０１９０６０１３
１０６４ｎｍ ｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｓｂａｓｅｄｏｎＭＯＰＡｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＺＨＵＺｈｉｊｉａｎ１，ＸＵＥＪｕｎｗｅｎ２，ＷＡＮＧＹｕｋｅ１，ＳLeabharlann ＮＬｕ２，ＳＵＢｉｎｇｈｕａ１，２
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒ；ｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄＢｒｉｌｌｏｕｉｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ
引 言
光纤激光器具有体积小、易维护、光束质量高和免 调节的优点，广泛应用于光纤通信、汽车制造、雕刻、打
基 金 项 目：广 东 省 省 级 科 技 计 划 资 助 项 目 （２０１６Ｂ０９０９１８０９９）；北京理工 大 学 珠 海 学 院 新 型 激 光 技 术 及 应用重点实验室资助项目；珠海市协同创新中心资助项目
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｍａ ｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＳｙｓｔｅｍ（ＺｈｕｈａｉＢｒａｎｃｈ）ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｕｈａｉ，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０８８，Ｃｈｉｎａ）
dfb激光器的谐振腔仿真相移
dfb激光器的谐振腔仿真相移一、单频光纤激光器，光纤激光市场中的另一赛道选手单频光纤激光器最早出现于20世纪90年代，经过近30年的发展已取得了长足进步。
与材料加工领域用的高功率光纤激光器不同，这种位于光纤激光市场另一赛道上的单频激光器，因其独特的性质和特点，有着截然不同的应用场景。
单频光纤激光器往往能够实现更窄的线宽，其中一个最重要的原因是单频光纤激光器的谐振腔比单频半导体激光器的谐振腔要长很多倍。
从外腔型单频半导体激光器的技术路线和思想就可以理解这一点。
更长的腔长意味着谐振腔内光子的寿命更长，我们可以把满足谐振腔震荡条件的“波”，无论是驻波还是行波，看成光子流。
这些波在谐振腔内震荡或者行进的时间越长，能够满足谐振腔内相位匹配条件的光子就越少，最终输出的光波（选频得到固定的频率或者波长）相位噪声就越低，输出激光的频谱线宽也就越窄。
对于这样的现象我们可以形象地理解为：体力不支，自身条件不足够优秀的光子们在长途跋涉的谐振腔内长跑过程中逐渐掉队被淘汰了，最终能够测试合格达到终点的光子数量减少，但是都很优秀。
从另外一个角度来看，单频半导体激光器的输出功率可能有几十个mW，而谐振腔直接输出未经放大的单频光纤激光器则比较难实现高功率的输出。
例如：低噪声掺铒光纤的DFB型单频光纤激光器谐振腔直接输出功率通常只有几十到几百个uW。
二、商用单频光纤激光器的两大分类商用的单频光纤激光器主要分成两大类，短直腔单频光纤激光器和复合腔或环形腔单频光纤激光器。
其中短直腔单频光纤激光器主要分为DFB 型（分布反馈）单频光纤激光器和DBR型（分布布拉格反射）单频光纤激光器。
1。
DFB型单频光纤激光器DFB型单频光纤激光器的原理和DFB型半导体激光器一脉相承。
有源区增益介质上布满了精心制作的有合适周期的光栅，其工作波长主要受到光栅周期的影响。
DFB型单频光纤激光器的增益介质是稀土掺杂光纤，不同的稀土元素决定了激光器的工作波段，例如掺镱（Yb）光纤工作在0。
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。
单频光纤激光器的原理
单频光纤激光器的原理单频光纤激光器是一种将电能转化为高品质单频光能的装置。
其工作原理基于双石激x谐振腔和纤芯掺杂行稀土离子的光纤。
单频激光器通常由三部分组成：泵浦源、激光介质和反射镜。
泵浦源对激光介质提供足够的能量，激发介质中的离子跃迁能级。
然后，在两个具有高反射率的反射镜之间形成谐振腔，并将光反复放大，最终产生激光输出。
单频激光器中的泵浦源通常采用高功率二极管激光器。
二极管激光器产生的激光能较大，能够将介质中的离子激发至相关能级，从而获得激光输出。
泵浦能量的大小直接影响激光的输出功率。
激光介质是激光器中的关键部分，通常采用掺杂了稀土离子的光纤。
稀土离子是具有特殊能级结构的原子或离子，能够吸收泵浦激光并在跃迁过程中释放出辐射能量。
典型的稀土离子包括铒、钕、铽等。
激光器中的谐振腔起到放大激光的作用。
谐振腔由两个具有高反射率的反射镜构成，其中一个镜片是完全透明的，允许激光通过，而另一个镜片具有较高的反射率，将激光反射回腔体，形成振荡并放大激光信号。
单频激光器中的反射镜通常具有非常高的反射系数，以确保只有单一频率的激光信号被放大。
在激光器谐振腔内部，激光信号将通过光纤传输。
光纤是一种具有非常细小的纤芯和包层的光导体。
其中纤芯是稀土离子掺杂的区域，利用稀土离子的受激发射和自发辐射来实现激光放大。
包层的作用是确保激光束沿着光纤传播，减少光束的损耗和散射。
单频光纤激光器的工作过程如下：首先，高功率二极管激光器将激光通过耦合器耦合到光纤中，提供足够的泵浦能量。
然后，泵浦光被稀土离子吸收并激发至高能级，形成激光放大器。
放大后的光信号在两个反射镜之间来回反射，不断增强，同时，通过控制反射镜的反射率和谐振腔长度，可以实现特定频率的单频激光输出。
最后，谐振腔外的输出耦合器将激光输出到外部应用中。
总结来说，单频光纤激光器的工作原理基于泵浦源提供的能量，稀土离子在光纤中的激发和放大以及谐振腔的放大和反射作用。
通过优化这些关键组件的设计和参数，可以实现高品质的单频激光输出。
保偏光纤饱和吸收体单频窄线宽光纤激光器
保偏光纤饱和吸收体单频窄线宽光纤激光器代志勇*,张晓霞,彭增寿,李剑峰,欧中华,刘永智(电子科技大学光电信息学院,工业和信息化部光电传感与信息处理重点实验室,四川成都610054)摘要:研制了一种基于保偏(PM)光纤可饱和吸收体结合光纤光栅Fabry-Perot(FBG F-P)标准具的单频窄线宽光纤激光器。
该激光器以高增益掺Er3+光纤(EDF)作为增益介质,采用行波环形腔消除空间烧空效应,并结合FBG F-P标准具选模,实现激光器单频运转。
用一段PM EDF作为可饱和吸收体抑制跳模,以获得高效、稳定的1550.65nm单频激光输出。
在975nm单模泵浦激光抽运下,当抽运光功率为148mW时,获得的最大信号光功率为46.3mW,相应的光-光转换效率为31.3%,斜率效率为32.6%,信噪比(SNR)大于55dB。
使用40 km单模光纤(SMF)延迟线,根据延时自外差方法测量得到单频激光器的3dB光谱线宽约为2.5kH z。
关键词:激光光学;光纤激光器;单频;窄线宽中图分类号:TN253文献标识码:A文章编号:1005-0086(2011)05-0652-04A single-frequency nar row-linewidth fiber lase r w ith PM fiber sat-urable absorberDAI Zh-i yong*,ZHANG Xiao-xia,PENG Zeng-shou,LI Jian-feng,OU Zhong-hua,LIU Yong-zhi(Key L aboratory of Optoelectronic Sensing and Information Processing,School of Optoelectronic Information,U n-i versity of Electronic Science and Technology of China,Chengdu610054,China)Ab st ract:A single-frequenc y narrow-linewidth fibe r laser is presented,which is based on polarization maintaining(PM)fiber saturable absorber and fiber Bragg grating Fabry-Perot(FBG F-P)etalon.The high-gain Er3+doped fiber was used as the gain medium,the traveling-wave cavity was selected to elim-i nate the spatial hole burning effect,and the FBG F-P etalon was utilized to selec t longitudinal laser modes,so the single-frequenc y ope ration was ac hieved.A segment of Er3+-doped PM fibe r acts as the saturabel absorber to suppress mode hopping to acquire high-efficiency and st able single frequency laser at1550.65nm.Under975nm single-mode laser diode(LD)pump,when t he pump power is148mW, the output power is46.3mW,the corresponding optica-l opt ical effic iency is31.3%,the slope effic ie ncy is32.6%and the signa-l to-noise ratio(SNR)is greater than55dB.The3dB linewidth of the fiber la-ser is about2.5kHz,which is measured by the delayed sel-f heterodyne me t hod with a40km single mode fiber.Ke y wor ds:laser opt ics;fiber laser;single-fre que ncy;narrow linewidth1引言单频窄线宽光纤激光器能够获得kH z量级光谱线宽输出,是性能优越的长相干长度光源,能广泛地用于密集波分复用系统、相干光通信系统、分布式光纤传感器以及微波光子等领域[1~3]。
一种新颖的自反馈光注入单频窄线宽光纤激光器_代志勇
一种新颖的自反馈光注入单频窄线宽光纤激光器3代志勇33,张晓霞,彭增寿,李剑峰,欧中华,刘永智(电子科技大学光电信息学院,光电传感与信号处理重点实验室,四川成都610054)摘要:报道一种基于自反馈光注入的单频窄线宽光纤激光器。
激光器采用线形腔结构,用高掺杂Er3+光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈与腔内振荡激光干涉,形成折射率光栅与增益光栅共同作用选择纵模,获得稳定的1549.85nm单频窄线宽激光输出。
在975nm单模激光二极管(LD)抽运下,激光器的抽运阈值光功率为13mW。
当抽运光功率为112mW时,最大输出信号光功率为30.6mW,对应的光2光转换效率为27.3%,斜率效率为30.2%,信噪比大于50dB。
采用延时自外差方法测量线宽,当使用30km单模光纤延迟线时,测量得到激光器的3dB线宽为4.0kHz。
关键词:激光光学;光纤激光器;单频;窄线宽中图分类号:TN253 文献标识码:A 文章编号:100520086(2010)0620813204A novel single2frequ ency narrow linew idth fib er laser b ased on self2feedb ack light injectionDAI Zhi2yong33,ZHAN G X iao2xia,PENG Z eng2shou,LI Jian2feng,OU Zhong2hua,LIU Y ong2zhi(K ey Laboratory of Optoelectronic Sensing and Information Processing,School of Optoelectronic Information,Uni2 versity of Electronic Science and T echnology,Chengdu610054,China)Abstract:A single2frequency narrow linewidth fiber laser with linear laser cavity is presented and demon2 strated experimentally.The moving refractive index grating and gain grating,which are induced by inter2 fering between the feedback light from the part of output light and the lasing light in intra2cavity,are used to select laser longitudinal modes efficiently.A section high gain erbium2doped fiber(EDF)is used as gain medium and is pumped by a single mode975nm laser diode(LD),and a stable single2frequency laser at1549.85nm is ser output power of30.6mW are obtained at112mW pump power. The corresponding optical2optical efficiency is27.3%and slope efficiency is30.2%.The S N R is greater than50dB.The3dB linewidth of presented fiber laser is about4.0kHz,which is measured by the de2 layed self2heterodyne method with30km single mode fiber.K ey w ords:laser optics;fiber laser;single2frequency;narrow linewidth1 引 言 单频窄线宽光纤激光器在密集波分复用系统、相干光通信系统、分布式光纤传感器以及微波光子等方面有重要的应用[1～4],尤其是长距离分布式光纤传感器非常需要线宽kHz量级的长相干长度光源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光纤激光器
主要内容：
单频光纤激光器概述 单频光纤激光器实现方法 单频光纤激光器的应用
单频光纤激光器概述 （激光纵模复习）
激光器谐振腔中并非所有频率都能产生振荡，只有满足相长干 涉条件的光波才能在腔内的来回反射中形成稳定分布和获得最大强度：
从而：
2n
n：腔内折射率，q：纵模阶数，由于 L ，故q一般很大。 ν q ：q阶纵模振荡频率。相邻两纵模间的频率间隔：
应用窄带滤波器或设法 压缩激光器的增益线宽
单频光纤激光器实现方法
短腔法增大纵模间隔
分布Bragg反射光纤光栅激光器(DBR) 分布反馈(DFB)光纤光栅激光器
单频光纤激光器实现方法
复合腔法增大纵模间隔
Fox一Smith谐振腔
复合谐振腔必须同时满足以上两个子腔的谐振频率：
单频光纤激光器实现方法
窄带滤波器
延迟自相关法
要求：
1
思考：在自相关法测量激光线宽过程中，应用光纤延
迟线10km，测量得出激光器线宽为1KHz，测量结果是
否准确？
单频光纤激光器激光线宽测量
移频延迟自外差法
就是将入射光分为两路， 将其中一路光用光纤延时，另 一路光通过 AOM 移频，然后使 两路光通过探测器拍频，输入 频谱分析仪测量其线宽。
c νq q 2nL
2 L q 2
(q 0,1,3,)
c ν q 2nL
(a)展宽的激光器跃迁线型
（b）腔体的振荡模式
(c)激光器输出的纵模
单频光纤激光器概述
腔内滤波器带 宽小于激光器 纵模间隔
c 2nL
设法增大相邻两振荡纵模之间的频率间隔
腔长L
作为光源用于光通信 基于光频时域反射原理的长距离 光传感 其它测量系统
单频光纤激光器实现方法
布里渊增益获得极窄增益线宽
激光线宽测量方法
光谱仪（分辨率0.01 nm） 扫描式F-P干涉仪（分辨率MHz） 拍频法（更窄线宽测量方法）
延迟自相关法
零拍法
就是将入射光分为两 路，并将其中一路光用光 纤延时后，使两路光通过 探测器拍频，输入频谱分 析仪测量其线宽。
两个光波的拍频
单频光纤激光器激光线宽测量
测量差拍谱宽时，先测量拍频底部(如-10 dB或者-20 dB处的
宽度)，再根据洛仑兹线型反推3 dB处的线宽，比直接测量3 dB处
更准确方便 (举例，下降至-10 dB，测量线宽除以6就是实际测量 线宽；下降-20 dB，除以20 ，下降一30 dB，除以64 ⋯)
单频光纤激光器应用