低噪声超窄线宽单频光纤激光器
超窄线宽DFB激光器
D. 技术指标
参数指标 工作波长（ITU间隔） 输出功率
功率稳定性
光谱线宽 波长稳定性 边模抑制比（SMSR） 输出端隔离度 工作温度 存储温度 相对湿度 电源功耗 外形尺寸 电源 电气接口 光纤类型 接头类型
符号 λC Po PSS PSL BW λS
SMSR ISO TOP TS RH PS
L×W×H
如果有特殊需求可随时与我们联系，为您定制设计、加工个性化产品。 技术支持信箱：support@
B. 产品特点
外腔式（ECL）式半导体激光器 超窄线宽（典型值 30KHz） 光纤光栅稳频 高功率输出 单模尾纤输出 优异的光功率稳定性与波长稳定性 结构尺寸紧凑
C. 应用领域
光纤激光器 相干光通讯 光纤传感系统
F. 封装尺寸
CAUTION LASER RADIATION DO NOT STARE INTO BEAM OR
VIEW DIRECTLY WITH
OPTICAL INSTRUMENTS
ESD Protection The laser diodes and photodiodes in the module can be easily destroyed by electrostatic discharge. Use wrist straps, grounded work surfaces, and anti-static techniques when operating this module. When not in use, the module shall be kept in a static-free environment.
Product specifications and descriptions in this document subject to change without notice. Copyright to COSC Optical Sense and Communication Technology Co., Ltd. June 2008.
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]。
窄线宽光纤激光器关键技术研究_高雪松
激 光 与 红 外 N o . 6 2006 高雪松 高春清 宋学勇等 窄线宽光纤激光器关键技术研 究
443
率为 12 . 34mW , 斜率效率为 11 . 2%。 其中理论模型 数值计算的结果比实验结果稍微偏大 , 这主要是由 于实验过程中附加损耗引起的 。
图 7 LD 输出激光功率与输入电流关系曲线 Fig. 7 pu m p ing ou tpu t pow er versu s input cu rren t
442
激 光 与 红 外 第 36 卷
2 . 2 环形腔结构 利用光纤定向耦合器构成各种环形行波腔结构 消除空间烧孔 。 常见结构有环形谐振腔 、Sagnac 环 形镜 、复合腔等 。 如图 2(a) 所示 , 连接耦合器 1、2 两臂构成环形 谐振腔 , 耦合器相当于反射镜 , 腔的精细度与耦合器 分束比有关 。 光波在腔内转一周后相位不变即得到 放大 。 连接将耦合器 2、4 两端构成 Sagnac 环 , 当耦合 器分束比在 0 . 5 附近时 , 其等效于一个 100%反射 器 , 泵浦光从一个端口输 入 , 沿两个 方向在环内传 播 , 又从同一个端口返回 , 又称为光纤环形镜 。 在 Sagnac 环中加入增益光纤和隔离器 , 使环中光波沿 单方向行 进 , 能 有效消 除空间 烧孔 , 如 图 2 (b ) 所 [ 1] 示 。 这种带隔离器的 Sagnac 结构等同于一个环 形器 。
图 2 环形结构 Fig. 2 circular cavity
2 . 3 布拉格光栅法 3+ 如图 3 所示 , Ba ll等人首次在 50cm 长的掺 Er 光纤两端 , 加上 1 . 25c m 长 、具有相同 布拉格波长 、 反射比 分别 为 72% 和 80%两 个 布拉 格 光 栅 , 用 980nmLD 泵浦得到与布拉格波长一致的 1548nm 单 [ 3] 频输出 , 线宽为 47kH z 。 理论分析得出提高反射 器的反射比可使主振荡模损耗最小 , 有效抑制跳模 的结论 。 在短腔结构光纤激光器中 , 如果腔长 5cm , 其小信号增益系数为 3dB / m , 要实现单频输出就需 要反射比为 98% 以上的布拉格光栅 。
FM Photonics推出国产窄线宽光纤激光器
被 以刘 颂豪 院士 为组 长 的鉴 定 专 家组 鉴定 为 国际
Ｆ Ｐ ｏｏ ｉｓ 出国产 窄线 宽 Ｍ ｈ ｔｎｃ推 光纤 激 光器
近 日 ．Ｆ Ｐ ｏｏ ｉ （ 圳 市 飞 米 激 光 技 术 有 Ｍ ｈ ｔ ｃ 深 ｎ ｓ
领 先 水 平 ，代 表 着 中 国先 进 激 光 技 术 ，填 补 了 中
族 的最 新 产 品９ １ ３ ４ ２ Ａ，它是 一 款 使 用 １６ ０Ｗ氙 ０
灯 、辐 照 面 积 为 １ ｘ ２ｉ （０ ２ｉ ｌ ３ ０ｍｍｘ ０ ｎ ｎ ３ ０ｍｍ） 的
３ 级 模拟 器 。其 独 特 的光学 设计 使 它拥 有 优秀 的 Ａ
光 谱 响应 度 、辐 照均 匀 度 和稳 定性 ，以达 到绝 大
使 用 １ Ｗ 的 氙 灯 ，输 出 功 率 相 当 于 一 个 ．ｋ ６
太阳 。
Ｆ ｈ ｔｎｅ的核 心技 术起 源 于华南 理工 大学 Ｍ Ｐ ｏｏ ｉｓ
光通 信材 料研究 ，该 项 目属 于 国家 “ １工 程” 和 ２１ “ ８ 工程 ” ９５ 的重 点工程 ， 申请 国家发 明专 利１ 项 ， 共 ４
国在该 领 域 的空 白 ，在 诸 多重 大 民用 和 军用 系 统 中提供 了 “ 国芯 ” 的有力保 障 。 中
Ｆ ｈ ｔ ｉ 的 光 纤 激 光 器 具 有 如 下 独 特 的 性 Ｍ Ｐ ｏｏ ｃ ｎ ｓ
限 公 司 ）宣布 ，拥 有 完 全 自主 知识 产 权 、属 于 中
国人 自己的 “ 窄线 宽 光 纤激 光 器 ”研 制成 功 ，并 已实现规 模化 生产 。
产 品性 能包 括 ： 光谱 匹配度—— Ａ 级 辐 照均匀度— —Ａ级
时 间不稳定 性—— Ａ 级 独 特 的光 学 设 计 （ 有 专 利 ） 持
超低噪声单频可调谐光纤激光器
＊ Ｃ０ ｒ ｒ ｐ０ 咒 ｇ ａ ｕｔ ｈｏ ｒ，Ｅ－ ｍ ａｉ ｌ： ｆ Ｐ Ｐ ｒ ２ Ｏ ０ １ ／ ｙ ａｈ ｏ ｏ． ｃ ｏ ｍ． ｆ ７ ｚ
第２ １ 卷
第 ５ 期
光 学 精 密 工 程
Ｏ ｐｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｅｎｇｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
Ｖｏ １ ． ２ １ Ｎｏ ． ５
Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ５月
文章 编 号
１ ０ ０ ４ — ９ ２ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — １ １ １ ０ — ０ ６
ｃ ｏ ｎｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｄ ｏｆ ａ ｓ ｉ ｎ ｇｌ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕｅ ｎｃ ｙ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎａ ｎ ｔ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ， ａ ｐ ｏｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎｇ ｏｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ
与 同类 激 光 器 的性 能 相 比 ， 设 计 的 光纤 激 光 器 可保 证 功 率 稳 定性 优 于 １ ， 相 对 强 度 噪 声优 于 一 １ ３ ０ ｄ Ｂ ｃ ／ Ｈｚ ； 选择 不 同 类 型 的 种 子光 源 谐 振 腔 ， 激 光 器 的线 宽 可 控制 在 １ ～４ ０ Ｏ ｋ Ｈｚ 。另 外 ， 激光器 的最大波长调谐范 围为 ３ ｎ ｍ， 输 出功 率 可 达 １ Ｗ。 在频率为 １ Ｈｚ 时， 其 相 位 噪声 低 于 １ ０ ｒ ａ ｄ・Ｈ ｚ 一 专 ／ ｍ Ｏ Ｐ Ｄ； 抗 振动 能 力 可 达 到 ｏ ． １ ｇ （ ｇ为 重力 加 速 度 ） 。 关 键 词 ： 保 偏 光 纤激 光 器 ； 可调谐激光器 ； 低噪 声； 抗振 ； 单 频
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。
窄线宽光纤激光器研究俞本立
激光二极管抽运的全固化单频固体激光器强度噪声在几个 kHz 到几个MHz 频率之间也存在弛豫振荡噪声，可以通过 光电负反馈的方法解决。
将此借鉴到光纤激光器中
OEIAM 光电信息获取与控制教育部重点实验室
低噪声窄线宽光纤激光器结构
1、通过对光纤激光器光路的 改进,得到了光谱信噪比较高 的单频窄线宽激光输出;
输出激光单频特性测量
图3
图4
图3和图4分别为激光的主模及第一边模，可以看出边模抑制 比达50dB，因此证明该激光为很好单频激光
OEIAM 光电信息获取与控制教育部重点实验室
低噪声窄线宽光纤激光器
研究背景
窄线宽光纤激光器的输出激光包含着明显的弛豫振荡峰,这使 得光纤激光器的低频范围内强度噪声较为明显,光纤激光器在 光传感和光通信领域的广泛应用迫切要求降低光纤激光器的 低频强度噪声。
OEIAM 光电信息获取与控制教育部重点实验室
窄线宽光纤激光器的研究进展
2004年
Christine Spiegelberg等人在DBR型 光纤激光器的结构之上，首先利用一段 长度为2cm的铒镱共掺磷酸盐光纤作为 增益介质，实现了线宽小于1kHz ，功 率200mW的激光输出。
丹麦的NKT Photonics公司采用分布反馈 型（DFB）结构制作的窄线宽光纤激光 器实现了线宽小于1kHz，功率200mW 的激光输出
OEIAM 光电信息获取与控制教育部重点实验室
窄线宽光纤激光器的研究进展
2001年
安徽大学采用环形腔结合饱和吸收 体的结构实现了线宽小于1kHz激光 输出，并在此基础上研制出了系列 窄线宽光纤光源
2006年
国防科技大学孟洲采用保偏掺 铒光纤作为饱和吸收体实现了 1.5kHz的线偏振激光输出
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。
南京聚科光电 单频激光器噪声测试仪 N1801A 产品手册说明书
单频激光器噪声测试仪
Laser Noise Measurement System
低噪声单频激光器在超高分辨率成像、超高速率通信、超高精度传感等领域具有广泛的应用前景，对其噪声特性的表征与测试具有不可忽视的基础性和重要性。
为此，南京聚科光电技术有限公司研发了一种新的低噪声单频激光器相频噪声特性的测试设备，该设备基于自研专利技术，使低噪声单频激光器的测试简化为：只需要一台激光器，不需要先验的噪声模型，不再需要额外的主动控制手段保持正交性，不需要很长的光纤，就能完整测试所有相位频率噪声参量。
同时该仪器还使用多级噪声控制技术，突破频谱分析仪约30dB 噪声系数对-143dBc/Hz 以下激光相对强度噪声测量的限制，可以实现-158dBc/Hz 的相对强度噪声测量。
产品简介
●
可以进行单频激光器相频特性所有参数的完整测试及其物理意义的完整解读：包括RIN 、频率/相位噪声、频率/相位噪声功率谱密度、不同测量时间下的线宽等。
● 超低噪声 ● 全自动
● 无需低噪声参考源
●
测试仪自带的4通道、16bits 的ADC 可以用作高精度示波器
可用于光传感、光通信、光探测等领域的各类激光光源噪声特性的测试与表征。
技术指标
应用领域 产品特性
典型测试结果。
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
低噪声超窄线宽单频光纤激光器
Typical length: 2 - 10 cm
• ¼ 波长相移型光纤光栅；直接刻写在稀土掺杂光纤上。 • 光纤光栅长度约为2-10cm • 工作波长范围由掺杂的光纤和相移光栅决定，1.0um（ Yb）；1.5um（Er、ErYb）；2.0um（Tm） • 丹麦NKT Photonics；法国IxFiber；上海光机所等
• 上海瀚宇单频光纤激光器的技术和产品蓝 图 • 致谢
商用单频光纤激光器技术
• 短直腔DFB单频光纤激光器（NKT Photonics） • 短直腔DBR型（NP Photonics；Advalue Photonics; 华南理工大学等） • 复合腔技术（“虚拟环形腔”Orbits Lightwave） • 环形腔以及复合环形腔的技术（上海瀚宇）
• 优点：谐振腔结构简单， FSR可达GHz， Photonics
• 短直腔设计，腔长几个厘米量 级 • 高掺杂浓度，高吸收磷酸盐玻 璃光纤作为有源介质 • 无源光纤光栅对作为腔镜 • 主要厂家包括NP Photonics； Advalue Photonics；华南理工大 学等
• 强激光系统种子源，注入种子 激光器 • 微波光子学
产品蓝图-What we are doing now?
• 第二代CoSF-2单频光纤激光器 a) 注入/滤波技术，进一步压窄线宽，降低噪声 b) 被动稳频技术 c) RIN抑制技术 d) PZT调频技术 e) 封装技术，提升抗震动、抗冲击、抗恶劣环境能力。 第三代CoSF-3单频光纤激光器 a) 锁定稳频技术 b) 小型化 c) 多路集成
• 高掺杂浓度的磷酸盐玻璃光纤能够实现较高增益，短腔设 计可以实现较高功率输出。 • 短的线形腔设计，纵模间隔较宽，易于实现单纵模输出。
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。
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? 光纤光栅型F-P FBG滤波器要求高，是获取单纵模输出的 关键。
? 虚拟环形腔的设计消除了线形腔的驻波空间烧孔效应，但 是因为圆偏振光的实现困难，椭圆偏振光的存在会导致驻 波并不能被真正消除。
? Orbits Lightwave 公司的“虚拟环形腔”技术实现工艺难度 较大，缺少可复制性，难以批量生产，产品价格昂贵 。
DFB型单频光纤激光器NKT Photonics
DFB fiber laser
Diode laser
WDM couple r
Isolator
? 缺点：? 波长相移型光纤光栅要求技术难 度高。
? 掺杂光纤掺杂浓度和光纤激光器的噪声之 ? 优点：谐振腔结构简单，
间需要平衡考虑。
FSR可达GHz，易于实现单
CoSF-1单频光纤激光器-上海瀚宇
行波腔
ห้องสมุดไป่ตู้
光纤窄带滤波器
单频、单偏振输出
单偏振控制单元
? “优化的行波腔”设计，消除驻波空间烧孔效应。 ? 长腔长的设计能够允许较长的增益光纤，充分吸收泵浦光，实现高功
率输出。 ? 行波运转大幅度降低光纤激光器的相对强度噪声和相位噪声。 ? 全光纤型窄带滤波器注入选取单纵模输出。 ? 长饱和吸收体稳定单纵模运转。 ? 单偏振控制消除偏振烧孔效应，实现稳定的单偏振输出，偏振消光比
? 特殊波长的光纤光栅 理论上可行，但是 实现困难。
纵模输出
? 噪声偏大（光栅直接刻写在有源光纤上）
DBR型单频光纤激光器NP Photonics
? 短直腔设计，腔长几个厘米量 级
? 高掺杂浓度，高吸收磷酸盐玻 璃光纤作为有源介质
? 无源光纤光栅对作为腔镜
? 主要厂家包括NP Photonics ； Advalue Photonics；华南理工大 学等
DFB型单频光纤激光器NKT Photonics
photo-sensitive & passive fiber rare earth doped fiber
passive fiber
Pump light
dlgap = l B/4
Stimulated laser emission at a wavelength l B
? 专利的减震、抗冲击封装设计，满足恶劣环境工作要求。
? 模块化设计，方便多路集成，尺寸小巧坚固，外观精美。
? 边摸抑制比（SMSR）高达60dB以上，超低相对强度噪声 RIN。
? 超窄线宽，50km延时自外差测试结果显示线宽<1kHz .
CoSF-1单频光纤激光器
① 稳定的单频、单偏振输出 ② 无跳模、无突发噪声 ③ 低相对强度噪声RIN ④ 超低相位噪声、频率噪声 ⑤ 超窄线宽可达1kHz以下 ⑥ 全光纤结构 ⑦ 保偏光纤输出 ⑧ 封装精美坚固、尺寸小巧，易于
? 高掺杂浓度的磷酸盐玻璃光纤能够实现较高增益，短腔设 计可以实现较高功率输出。
? 短的线形腔设计，纵模间隔较宽，易于实现单纵模输出。
? 缺点：
? 磷酸盐玻璃光纤熔点远远低于普通硅酸盐光纤，难以实现 高强度的熔接，谐振腔可靠性差
? 用于选频的光栅要求较高，不容易实现 ? 短直腔制作困难，难以适应苛刻的工作环境 ? 高掺杂磷酸盐玻璃长期可靠性偏差，导致光纤激光器性能
Typical length: 2 - 10 cm
? ? 波长相移型光纤光栅；直接刻写在稀土掺杂光纤上。 ? 光纤光栅长度约为2-10cm ? 工作波长范围由掺杂的光纤和相移光栅决定， 1.0um（
Yb）；1.5um（Er、ErYb）；2.0um（Tm） ? 丹麦NKT Photonics ；法国IxFiber；上海光机所等
DBR型单频光纤激光器-华南理工大学
? 理论上可以通过大 功率的泵浦激光实 现高功率的输出； 但是单纵模的输出 功率还是会受到众 多因素限制，例如 驰豫振荡。
? 线偏振输出的DBR激 光器对光纤熔接有 更高的要求，不容 易实现高的偏振消 光比。
DBR型单频光纤激光器NP Photonics
? 优点：
高达25dB以上。
CoSF-1单频光纤激光器-上海瀚宇
? 全部采用商用化光纤器件，全光纤结构一体化设计。
? 独特的行波腔设计，线偏振控制技术，单纵模选取以及稳 定技术，专利技术，具有完全独立自主知识产权。
? 设计灵活，不需要特殊的增益光纤；没有复杂的光纤光栅 制作技术，能够轻易实现各种波长的单频光纤激光器，例 如1010-1200nm；1530-1650nm；1800-2100nm等等。
图 ? 致谢
商用单频光纤激光器技术
? 短直腔DFB单频光纤激光器（NKT Photonics ） ? 短直腔DBR型（NP Photonics ；Advalue
Photonics; 华南理工大学等） ? 复合腔技术（“虚拟环形腔”Orbits
Lightwave ） ? 环形腔以及复合环形腔的技术（上海瀚宇）
低噪声超窄线宽单频光纤激光器
Low Noise Ultra-narrow Linewidth Single Frequency Fiber Laser
上海瀚宇光纤通信技术有限公司 张瑞新
ILOPE 2015 北京
目录
? 商用单频光纤激光器技术简介 ? 上海瀚宇CoSF-1低噪声单频光纤激光器 ? CoSF-1单频光纤激光器的关键技术指标 ? CoSF-1单频光纤激光器系列产品 ? 单频光纤激光器应用介绍 ? 上海瀚宇单频光纤激光器的技术和产品蓝
纵模的关键，要求腔长较短 ? 使用普通的硅酸盐掺杂增益光纤
“虚拟环形腔型”单频光纤激光器-
Orbits Lightwave
? 精确控制往返波的偏振态，通过光纤熔接的技术以及控制 保偏光纤长度的技术获得全光纤型 1/4玻片和3/4 玻片，用 于实现左旋或者右旋的圆偏振光，制作工艺复杂困难，不 容易实现；保偏光纤的拍长不容易控制。
下降
“虚拟环形腔型”单频光纤激光器Orbits Lightwave
“虚拟环形腔型”单频光纤激光器Orbits Lightwave
? 关键技术：
? 线形腔的基本结构，光纤光栅构成直腔的腔镜 ? 通过控制双向传输的波的偏振，实现相反的圆偏振光（左
旋和右旋），打破“驻波”的形成，实现虚拟的行波腔。 ? 腔内插入超窄带光纤滤波器（F-P FBG）选取单纵模。 ? 本质上仍然是短直腔结构，腔长决定的FSR依然是获取单