傅里叶域锁模光纤激光器的实验研究#
傅立叶域锁模光纤激光器的研究新进展
傅立叶域锁模光纤激光器的研究新进展潘洪刚;于晋龙;杨秀峰;王文睿;杨恩泽【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2011(035)008【摘要】傅立叶域锁模( FDML)光纤激光器是目前激光领域中比较有活力的研究课题,有着巨大的应用前景.在介绍了FDML光纤激光器的发展状况和应用前景基础,论述了其基本原理,对其关键技术及多种新型技术方案做了介绍和比较,分析FDML 光纤激光器的应用前景及发展趋势.%Fourier Domain Mode Locking (FDML) fiber laser is now one of the most active subjects in the fields of the laser research and it will have a wide application for sure. Development and prospects of Fourier Domain Mode Locking fiber laser is introduced in this paper. The principles and critical technique of Fourier Domain Mode Locking fiber laser are discussed and several new methods are compared. The prospects of the development and application of the Fourier Domain Mode Locking fiber laser are analyzed.【总页数】3页(P53-55)【作者】潘洪刚;于晋龙;杨秀峰;王文睿;杨恩泽【作者单位】天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室,天津300072;天津理工大学电子信息工程学院薄膜电子与通信器件重点实验室,天津300384;天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室,天津300072;天津理工大学电子信息工程学院薄膜电子与通信器件重点实验室,天津300384;天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室,天津300072;天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TN248.1;TN929.11【相关文献】1.非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器自动锁模电路 [J], 易波;贾文;徐军;陈国梁;梅理2.被动锁模掺铒光纤激光器中的有理数谐波锁模 [J], 况庆强;桑明煌;聂义友;张祖兴3.傅里叶域锁模光纤激光器的输出特性 [J], 张爱琴;冯新焕;4.傅里叶域锁模光纤激光器的输出特性 [J], 张爱琴;冯新焕5.主动锁模光纤激光器有理数谐波锁模与重复频率的分频现象 [J], 于晋龙;马晓红;王林;杨恩泽;葛春风;杨秀峰;董孝义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
3μm波段调Q锁模Er3+-ZBLAN光纤激光器以及高功率中红外超连续谱光源中期报告
3μm波段调Q锁模Er3+-ZBLAN光纤激光器以及高功率中红外超连续谱光源中期报告
本文介绍了关于3μm波段调Q锁模Er3+-ZBLAN光纤激光器以及高功率中红外超连续谱光源的中期报告。
首先是关于3μm波段调Q锁模Er3+-ZBLAN光纤激光器的研究。
该激光器的实验室搭建已经完成，并且测试了不同的反射镜对于激光器性
能的影响。
实验结果表明，使用反射镜反射的光将会返回到激光器中，
这会导致激光器成为一个时变光学系统，从而降低了激光器的效率。
因此，使用高透过率反射镜进行反射，可以有效地提高激光器的性能。
另外，我们还测试了不同的腔长度对于激光器的影响。
实验结果表明，适当增加腔长度可以有效地降低激光器的阈值，从而提高激光器的
功率输出。
接下来是关于高功率中红外超连续谱光源的研究。
我们已经完成了
光纤拉伸技术的研究，并且运用该技术成功拉伸了硅芯片，用于中红外
超连续谱光源的设计。
此外，我们还对超连续谱光源进行了系统的理论分析和实验测试。
我们发现，采用镶嵌在光纤内的有源材料和正交光相互作用的方法，可
以有效地扩展光谱范围。
在实验测试中，我们成功地获得了连续的谱线，并且光功率输出达到了高功率水平。
总的来说，我们的研究表明，采用调Q锁模Er3+-ZBLAN光纤激光
器和光纤拉伸技术，可以实现高功率、高效率的中红外超连续谱光源，
具有广泛的应用前景。
被动锁模光纤激光器的理论分析与实验研究
被动锁模光纤激光器的理论分析与实验研究被动锁模光纤激光器的理论分析与实验研究摘要：本文研究了被动锁模光纤激光器的理论分析与实验研究，主要包括锁模激光的产生机制、锁模条件的数学推导、锁模激光的特性、实验平台的构建及实验结果。
在理论分析方面，通过建立光纤传输方程，推导出锁模条件，分析了参数对锁模效果的影响。
在实验方面，设计并搭建了实验平台，通过调节光纤长度、反射镜间距等参数，实现了被动锁模光纤激光器的产生。
实验结果表明，经过优化的参数可以得到高质量的锁模激光，具有优异的光束质量和稳定性。
本研究结果对于实现高质量光信号传输具有重要意义，对于光纤通信系统的发展具有一定的推动作用。
关键词：被动锁模、光纤激光器、锁模条件、光束质量、实验研究1. 引言被动锁模光纤激光器具有高光束质量、高稳定性、高效率等优点，在光通信、光测量、激光器制造等领域得到了广泛应用。
锁模光纤激光器的锁模条件是实现锁模的重要保障。
本文通过理论分析和实验研究，探讨了被动锁模光纤激光器的锁模条件、锁模效果及其影响因素，对于实现高质量光信号的传输有着重要意义。
2. 理论分析2.1 光纤传输方程光纤传输方程是研究被动锁模光纤激光器的理论基础。
假设光纤中的光场可以用标量波动方程描述，则光纤传输方程可以表示为：∂E(x,t)/∂z + αE(x,t) = -j2πn(x,t)E(x,t)其中，E(x,t)表示空间坐标为x点的光场强度，n(x,t)表示光纤中介质折射率分布，α为介质损耗常数。
2.2 锁模条件为了实现被动锁模光纤激光器，需要满足一定的锁模条件。
通过对光纤传输方程的求解，可以得到锁模光纤激光器的锁模条件：L = 2*π*(d1+d2)/m其中，L为光纤长度，d1、d2表示光纤两端的反射镜间距，m为锁模振荡腔理论模式数。
3. 实验研究3.1 实验平台本实验使用光纤放大器作为掺铒光纤，构建了一套简单的被动锁模光纤激光器实验平台。
实验平台包括光源、光纤、光栅片、反射镜、功率计等设备。
锁模光纤激光器关键技术研究的开题报告
锁模光纤激光器关键技术研究的开题报告开题报告：一、研究背景随着现代工业的不断发展，激光技术在工业领域中的应用越来越广泛。
光纤激光器以其高效率、高质量、高稳定性和长寿命等优点，成为工业加工领域中广泛应用的一种重要设备。
锁模光纤激光器是一种高亮度、窄带宽激光器，具有优异的光学性能，因此在激光加工、激光通信、生物医学等领域得到广泛应用。
本课题旨在研究锁模光纤激光器的关键技术，探究其性能提升方案。
二、研究内容1. 锁模光纤激光器基础理论研究：对锁模光纤激光器的工作原理、发射机制、特性参数等方面进行深入研究，为后续的实验研究提供理论基础。
2. 锁模光纤激光器关键技术研究：研究锁模光纤激光器中的关键技术，探究如何提高锁模稳定性、减小线宽等性能指标。
3. 锁模光纤激光器性能优化实验研究：基于前两个研究内容，结合实际情况，设计并开展实验研究，提高锁模光纤激光器的性能。
三、研究意义1. 在工业、科技领域中，锁模光纤激光器已经得到广泛应用，优化其性能指标，对于推动相关领域的技术发展和产业升级有着重要的意义。
2. 据现有资料和相关研究表明，目前关于锁模光纤激光器关键技术研究并不充分，该课题的开展将填补这一领域的空白，有利于该领域的发展。
四、研究方法本课题采取实验研究和理论研究相结合的方法，主要包括以下步骤：1. 建立锁模光纤激光器的数学模型，分析锁模激光场的特性。
2. 设计并开展锁模光纤激光器性能实验研究，优化锁模稳定性、线宽等性能指标。
3. 分析实验数据，进一步验证理论模型，并根据实验数据和理论模型进行对比分析和综合评价。
五、预期成果通过本课题研究，预期达到以下成果：1. 掌握锁模光纤激光器的基础理论和关键技术，深入理解锁模光纤激光器的工作原理和性能特点。
2. 优化锁模光纤激光器的性能指标，提高其稳定性和线宽，为工业、科技领域的应用提供更好的设备性能。
3. 发表相关研究论文，并在学术界有一定的影响。
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。
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傅里叶域锁模光纤激光器的实验研究#
张爱琴，冯新焕**
5 （暨南大学光子技术研究所，广州，510632） 摘要： 本文主要是对傅里叶锁模光纤激光器进行实验研究， 重点研究了激光腔内 Fabry-Perot 滤波器的工作状态对激光器输出性能的影响， 本实验得出调节滤波器驱动信号的直流偏置可 以调节激光器的中心波长， 调节扫描幅度的大小可以调节激光器波长扫描范围在几个 nm 到 一百多个 nm 之间变化；同时还研究了频偏对激光器输出性能的影响，正频偏主要影响光脉 冲的后沿，负频偏主要影响光脉冲的前沿。 关键词：傅里叶锁模；光纤激光器；实验研究 中图分类号：TN248
-2-出光脉冲的前向扫描和后向扫描能否分离开； 而扫描频率是否跟腔基 频匹配将直接关系到该激光器能否达到傅里叶域锁模。 本实验主要是研究驱动信号扫描幅度 和扫描频率对激光器输出性能的影响，以及探索激光器三次谐波锁模时的输出性能。 80
20
25
0 前言
傅里叶域锁模技术（ Fourier Domain Mode Locking, FDML）是R.Huber等人于2006年提 出的一种全新的扫频激光振荡机制[1]。傅里叶域锁模可看作是激光器第三类稳态运行模式， 具有丰富的物理内涵和很多独特的性质。 基于傅里叶域锁模技术的光纤激光器具有高扫描速 度、宽扫描范围、窄瞬时线宽等独特的特点，是光学相干层析成像（ Optical Coherence Tomography, OCT)的理想光源，对提高光学相干层析成像的性能起到了关键作用。此外，傅 里叶域锁模光纤激光器在光谱学、光纤通信系统以及光纤传感等领域也有潜在的应用[2-6]。 傅里叶域锁模光纤激光器技术主要是针对OCT应用而提出的[7-11]，后来有人将其应用扩 展到光纤传感等领域[12-15]。 已报道的文献均主要集中在其应用方面， 很少有关于傅里叶域锁 模光纤激光器本身的研究工作。 事实上， 傅里叶域锁模技术作为一种具有丰富物理内涵的新 兴技术，具有很大的发展和应用潜力，对其运行机制、内在机理及输出特性进行深入细致的 研究，不仅具有一定应用价值，而且也具有非常重要的科学意义。 本文主要对傅里叶域锁模光纤激光器进行了深入的实验研究， 基于丰富的实验结果对其 输出特性进行了分析，重点分析了激光腔内 Fabry-Perot 滤波器的工作状态以及频率偏移对 激光器输出特性的影响， 为透彻理解傅里叶域锁模光纤激光器运行机制以及其性能优化提供 了有效依据。 文章首先介绍了本实验中傅里叶域锁模光纤激光器的实验装置及工作原理， 然 后是实验结果及对其输出特性的分析与讨论，并得出一些结论，最后对全文进行了总结。
傅里叶域锁模光纤激光器的输出特性
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FBG波长高精度解调的研究进展
引用本文：杨志,鞠婉秋，李永倩.FBG波长高精度解调的研究进展[J].光通信技术,2021,45（3）:4-9.FBG波长高精度解调的研究进展杨志，鞠婉秋2,$-，李永倩!，#，$（1.华北电力大学电子与通信工程系，河北保定071003；2.华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室,河北保定071003；3.华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室，河北保定071003）摘要:在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅（FBG）波长对工程监测非常重要。
综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展,分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。
关键词：光线布喇格光栅;解调系统；高精度;波长标定;峰值检测中图分类号：TN247文献标志码：A文章编号：1002-5561（2021）03-0004-06D01：10.13921/ki.issn1002-5561.2021.03.002开放科学（资源服务）标识码！OSID）：歲挨鑒§Research progress inhigh precision demodulation of FBG wavelengthYANG Zhi1-2-3,JU Wanqiu1-2-3*,LI Yongqian1，2,3(1.Department of Electronic and Communication Engineering,North China Electric Power University,Baoding Hebei071003,China；2.Hebei Key Laboratory of Power Internet of Things Technology,North ChinaElectric Power University,Baoding Hebei071003,China；3.Baoding Key Laboratory of Optical fiber sensing andoptical communication Technology,North China Electric Power University,Baoding Hebei071003,China)Abstract:It is very important to detect the fiber Bragg grating(FBG)wavelength accurately for engineering monitoring in bad environment.This paper reviews the methods of improving wavelength demodulation accuracy and wavelength signal processing in different demodulation systems.It mainly introduces the research progress of demodulation system based on tunable laser, tunable filter and spectrometer to improve wavelength calibration accuracy,analyzes the influence of the algorithm in the process of signal demodulation on the demodulation performance of FBG sensor.Key words:fiber Bragg grating;demodulation system;high precision;wavelength calibration;peak detection0引言光纤传感技术具有高灵敏度、抗电磁干扰、紧凑性（抗恶劣环境和多路复用能力等优点，已成为学术界和工程界研究的热点。
锁模实验报告
实验名称：锁模实验实验时间：2023年4月15日实验地点：光学实验室实验目的：1. 了解锁模激光器的工作原理和结构。
2. 学习锁模激光器的主要性能指标及其测量方法。
3. 掌握锁模激光器的基本操作和调试方法。
实验原理：锁模激光器是一种产生具有高重复频率、窄脉冲宽度和良好相干性的激光的装置。
它通过在激光谐振腔中引入一个非线性元件（如饱和吸收体或反射镜），使得激光腔内的光场在特定条件下发生周期性变化，从而产生锁模现象。
实验仪器：1. 锁模激光器一套2. 光谱分析仪一台3. 信号发生器一台4. 光功率计一台5. 光纤耦合器一套6. 光学平台一台7. 光学器件（如透镜、分束器等）实验步骤：1. 搭建实验装置：将锁模激光器、光谱分析仪、信号发生器、光功率计等仪器连接好，确保光路正确无误。
2. 调整锁模激光器：开启锁模激光器，调整谐振腔长度，使激光器输出稳定。
3. 测量激光器输出光功率：使用光功率计测量激光器输出光功率，记录数据。
4. 测量激光器输出频率：使用信号发生器输出一个稳定频率的信号，通过光纤耦合器将信号输入到锁模激光器中，调整锁模激光器输出频率，使其与信号发生器输出频率一致，记录数据。
5. 测量激光器输出脉冲宽度：使用光谱分析仪测量激光器输出脉冲宽度，记录数据。
6. 调整锁模激光器：根据实验需求，调整锁模激光器中的非线性元件（如饱和吸收体或反射镜），观察输出光功率、频率和脉冲宽度的变化，记录数据。
7. 分析实验数据：根据实验数据，分析锁模激光器的工作原理和性能指标。
实验结果：1. 激光器输出光功率为：X mW。
2. 激光器输出频率为：Y MHz。
3. 激光器输出脉冲宽度为：Z ns。
实验分析：1. 通过实验，我们了解了锁模激光器的工作原理和结构，掌握了锁模激光器的主要性能指标及其测量方法。
2. 在实验过程中，我们调整了锁模激光器中的非线性元件，观察到输出光功率、频率和脉冲宽度的变化，进一步证实了锁模激光器的工作原理。
锁模激光器实验报告
锁模激光器实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括以下几个方面：1. 锁模激光器的定义和基本原理：介绍锁模激光器是一种利用谐振腔中的光学滤波特性来维持单纵模输出的激光器。
通过谐振腔中的光学滤波效应，锁模激光器可以抑制其他模式的干扰，使输出光束呈现出高纵模纯度和窄光谱宽度的特性。
2. 锁模激光器的特点和应用：说明锁模激光器具有较高的光谱纯度、较窄的光谱宽度、较高的相干性和光束质量等特点。
由于其优秀的性能，锁模激光器在光通信、光谱分析、光学测量、光纤传感等领域有着广泛的应用。
3. 实验背景和研究意义：介绍进行锁模激光器实验的背景和动机。
锁模激光器作为一种重要的光学器件，对于理解光学滤波原理、探索光学谐振腔性质以及应用于光学系统中具有重要的理论和实验意义。
4. 本实验报告的结构和内容安排：简要说明本实验报告的结构和内容安排，使读者对整篇文章有个整体的了解。
本实验报告包括引言部分、正文部分和结论部分，其中引言部分介绍了锁模激光器的概述和目的，正文部分主要包括锁模激光器原理和实验过程，结论部分对实验结果进行分析和总结。
以上是概述部分的内容，根据具体的实验内容和要求，可以适当增加和调整部分内容。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇文章的组织和内容进行简要介绍，以让读者对文章有个整体的了解。
可以按照以下方式编写：在本实验报告中，我们将会详细介绍锁模激光器的原理和实验过程。
文章主要分为三个部分：引言、正文和结论。
引言部分主要包括三个方面的内容。
首先是对锁模激光器的概述，介绍了锁模激光器的基本特点和应用领域。
接着是文章的结构安排，即对本篇实验报告的整体框架进行介绍。
最后是对本次实验的目的进行说明，明确实验的目标和意义。
正文部分是本篇实验报告的核心内容，包括锁模激光器的原理和实验过程两个方面。
在锁模激光器原理部分，我们将详细介绍锁模激光器的工作原理、基本结构以及关键技术。
在锁模激光器实验过程部分，我们将详细描述实验所采用的具体步骤、实验条件和实验装置，并对实验进行了详细的记录和数据分析。
《混合锁模光纤激光器中谐波孤子生成及其瞬态动力学特性研究》范文
《混合锁模光纤激光器中谐波孤子生成及其瞬态动力学特性研究》篇一一、引言光纤激光器是现代光通信、光传感、光信号处理等领域的核心器件之一。
随着光子技术的飞速发展，对激光器性能的要求越来越高，特别是对高能量、高效率、高稳定性的激光器需求迫切。
混合锁模光纤激光器因其高效率、高稳定性以及高输出功率等优点，成为近年来研究的热点。
其中，谐波孤子在混合锁模光纤激光器中扮演着重要角色，其生成及瞬态动力学特性研究具有重要的理论价值和实际应用意义。
二、混合锁模光纤激光器概述混合锁模光纤激光器是一种利用多种锁模技术实现高稳定性、高效率激光输出的光纤激光器。
其基本原理是通过将不同的锁模技术（如主动锁模、被动锁模等）进行结合，实现对激光的稳定输出及有效控制。
这种激光器结构简单、紧凑，并且具有良好的扩展性，适用于多种光子技术领域。
三、谐波孤子的生成在混合锁模光纤激光器中，谐波孤子的生成是一个重要的物理过程。
当激光器达到一定的阈值条件时，通过非线性光学效应及激光介质的相互作用，会在激光器中产生谐波孤子。
这些孤子具有较高的能量密度和较短的脉冲宽度，能够在激光传输过程中保持稳定的形态和能量分布。
四、瞬态动力学特性研究谐波孤子的瞬态动力学特性是混合锁模光纤激光器性能的关键因素之一。
通过对谐波孤子的瞬态动力学特性的研究，可以深入了解激光器的输出性能及稳定性。
具体而言，瞬态动力学特性包括孤子的形成过程、传播速度、相互作用及能量分布等。
这些特性的研究对于优化激光器结构、提高输出性能及增强稳定性具有重要意义。
五、研究方法与实验结果为了深入研究混合锁模光纤激光器中谐波孤子的生成及其瞬态动力学特性，本文采用了一系列先进的光学测量技术和数值模拟方法。
通过实验和模拟相结合的方式，我们观察到了谐波孤子的生成过程及其在激光传输过程中的变化。
实验结果表明，混合锁模光纤激光器中能够产生稳定的谐波孤子，并且具有较高的能量密度和较短的脉冲宽度。
此外，我们还通过数值模拟方法对谐波孤子的瞬态动力学特性进行了深入分析，得出了有关孤子传播速度、相互作用及能量分布的结论。
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图2
Time[μs]
Vbias=18V， f=43.041kHz 情况下，（a），(b) Vamp=100mV；（c），（d）Vamp=300mV，以及（e）， （f）Vamp=500mV 时激光器的输出光谱和对应的脉冲序列。 For Vbias=18V， f=43.041kHz，the output spectra and the corresponding pulse train of the FDML fiber laser when ( a ),( b ) Vamp=100mV; ( c ),( d ) Vamp=300mV; and ( e ),( f ) Vamp=500mV.
-2-
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小也会影响到激光器输出光脉冲的前向扫描和后向扫描能否分离开； 而扫描频率是否跟腔基 频匹配将直接关系到该激光器能否达到傅里叶域锁模。 本实验主要是研究驱动信号扫描幅度 和扫描频率对激光器输出性能的影响，以及探索激光器三次谐波锁模时的输出性能。 80
Output Power[dBm]
-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 1450 1500 1550 1600 1650 1.0
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(a)
Intensity[A.U.]
(b)
0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
wavelength[nm]
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0 前言
傅里叶域锁模技术（ Fourier Domain Mode Locking, FDML）是R.Huber等人于2006年提 出的一种全新的扫频激光振荡机制[1]。傅里叶域锁模可看作是激光器第三类稳态运行模式， 具有丰富的物理内涵和很多独特的性质。 基于傅里叶域锁模技术的光纤激光器具有高扫描速 度、宽扫描范围、窄瞬时线宽等独特的特点，是光学相干层析成像（ Optical Coherence Tomography, OCT)的理想光源，对提高光学相干层析成像的性能起到了关键作用。此外，傅 里叶域锁模光纤激光器在光谱学、光纤通信系统以及光纤传感等领域也有潜在的应用[2-6]。 傅里叶域锁模光纤激光器技术主要是针对OCT应用而提出的[7-11]，后来有人将其应用扩 展到光纤传感等领域[12-15]。 已报道的文献均主要集中在其应用方面， 很少有关于傅里叶域锁 模光纤激光器本身的研究工作。 事实上， 傅里叶域锁模技术作为一种具有丰富物理内涵的新 兴技术，具有很大的发展和应用潜力，对其运行机制、内在机理及输出特性进行深入细致的 研究，不仅具有一定应用价值，而且也具有非常重要的科学意义。 本文主要对傅里叶域锁模光纤激光器进行了深入的实验研究， 基于丰富的实验结果对其 输出特性进行了分析，重点分析了激光腔内 Fabry-Perot 滤波器的工作状态以及频率偏移对 激光器输出特性的影响， 为透彻理解傅里叶域锁模光纤激光器运行机制以及其性能优化提供 了有效依据。 文章首先介绍了本实验中傅里叶域锁模光纤激光器的实验装置及工作原理， 然 后是实验结果及对其输出特性的分析与讨论，并得出一些结论，最后对全文进行了总结。
DSF Isolator SOA
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90%
Coupler1 10% Coupler2 30% 70% PD OSA
FFP-TF
SSC
Oscilloscope
60
图 1 实验装置示意图 Figure 1 The experimental setup
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图 1 中蓝色部分是激光器输出特性的测试部分，激光器的输出经过一个耦合器 （coupler2） ，分成两部分，30%输入光谱仪（OSA:Optical Spectrum Analyzer）进行光谱的观 测和分析， 70% 的光通过光电探测器（ PD:Photodetector ）转换成电信号后接到示波器 （Oscilloscope）上进行波形的观测和分析。 实验中， 在激光器谐振腔内加入几公里的光纤作为延迟线， 可以减小腔基频 fcavity 到 kHz 数量级， 使其在ＦＰ滤波器的机械响应频率范围之内， 从而能够实现可调谐滤波器的调谐频 率 fdrive 与激光器腔基频 fcavity 相等，进而达到傅里叶域锁模的目的。这样，每个波长在腔内 循环一周再次到达滤波器时，刚好滤波器调谐到这个波长可以通过的位置。因此，每个波长 在新的扫描周期无需重新由 ASE 建立激光振荡，而是以上一个周期的此波长作为“种子”形 成激光输出。这样，扫频速度不再像原来短腔激光器那样受限于激光振荡建立的时间，而只 受限于滤波器的调谐速度。所以尽管激光器腔长变长了，扫描的速度却大大增加。 该傅里叶域锁模光纤激光器的输出特性主要受到 FP 滤波器工作特性的影响，而 FP 滤 波器的工作特性又由扫描控制源（SSC：Swept Source Controller）输出的正弦信号控制，正 弦信号的三个主要要素是 Vamp（扫描幅度）、f （扫描频率）、Vbias（直流偏置）。直流偏 置主要是控制滤波器的扫描中心波长； 扫描幅度不仅影响激光器的波长扫描范围， 同时其大
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傅里叶域锁模光纤激光器的实验研究#
张爱琴，冯新焕**
5 （暨南大学光子技术研究所，广州，510632） 摘要： 本文主要是对傅里叶锁模光纤激光器进行实验研究， 重点研究了激光腔内 Fabry-Perot 滤波器的工作状态对激光器输出性能的影响， 本实验得出调节滤波器驱动信号的直流偏置可 以调节激光器的中心波长， 调节扫描幅度的大小可以调节激光器波长扫描范围在几个 nm 到 一百多个 nm 之间变化；同时还研究了频偏对激光器输出性能的影响，正频偏主要影响光脉 冲的后沿，负频偏主要影响光脉冲的前沿。 关键词：傅里叶锁模；光纤激光器；实验研究 中图分类号：TN248
2 实验结果及分析
首先通过激光器腔长估算出腔基频的大小，激光器腔长大约为 4.74km，其对应的腔基 频大约为 43.04kHz，在该频率附近调节 FP 滤波器的扫描频率，当滤波器的调制信号的频率 为 43.041kHz 时，激光器达到锁模状态。图 2 是在滤波器驱动信号的直流偏置 Vbias=18V、 扫描频率 f=43.041kHz 保持不变，而扫描范围取不同值时，傅里叶域锁模光纤激光器的输出 光谱和及其对应的输出脉冲序列。当 Vamp=100mV 的情况下，由图 2（a）可知其输出光谱为 从 1523.0nm 到 1567.0nm 共 44nm 的波长范围，该波长范围内边带抑制比在 17.79dB 以上； 图 2（b）可知其输出的瞬时强度呈现脉冲分布，周期为 23.23s，转换为频率正好与激光器 的扫描频率 43.041kHz 相等。当 Vamp=300mV 时，由图 2（c）可知，该激光器的波长扫描范 围从 1503.9nm 到 1608.1nm 共 104.2nm，该波长范围内边模抑制比在 16.49dB 以上；由图 2 （d）可知其输出的瞬时强度分布，同样在时域上其激光是脉冲分布，其周期跟图 2（b）相 同，只是脉冲有分裂成两个脉冲的趋势。随着滤波器驱动正弦信号扫描幅度的继续增加，当 Vamp=500mV 时，如图 2（e）所示，其波长扫描范围从 1503.6nm 到 1635.6nm，总扫描范围 增加到 132.0nm，边模抑制比降到 11.81dB；如图 2（f）所示，其输出的瞬时强度分布在时 间上还是脉冲分布，但之前的一个脉冲已经完全分裂成了两个脉冲。
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The Experienced Study of Fourier domain mode locked (FDML) fiber laser
Zhang Aiqin, Feng Xinhuan
(Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou, 510632, China) Abstract: In this paper ,we mainly experimentally investigate the Fourier domain mode-locked fiber laser. On the basis of the experimental results, we analyze the effect of frequency offset and the working state of Fabry-Perot filter on the characteristics of FDML fiber laser. The analysis provide an effective basis for intensive understanding of the operation mechanism and its performance optimization. Key words: Fourier domain mode locked (FDML); Fiber laser; Experimental investigation
Time[μs]
1.0
Output Power[dBm]
-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 1450 1500 1550 1600 1650
(e)
(f)
Intensity[A.U.]
0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
பைடு நூலகம்
wavelength[nm]
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1 实验装置及工作原理
基金项目：国家自然科学基金（No 61077030）；高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（No 20104401120009） 作者简介：张爱琴（1988-），女，硕士研究生，主要研究方向：光纤激光器及相关应用 通信联系人：冯新焕（1974-），女，教授，主要研究方向：光纤激光器及其应用，光信号处理，微波光子 学. E-mail: tfengxh@