多波长光纤激光器
适合ITU标准的σ形腔多波长光纤激光器
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电
Ｅ ＬＥＣ ＴＲｏＮＩ Ｃ
子
测
量
技 术
ＴＥ ＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
第 ２ 卷 第 ６期 ９
２０ 年 １ ０６ ２月
适 合 Ｉ Ｕ 标 准 的 形 腔 多 波 长 光 纤 激 光 器 ＊ Ｔ
武 凤 艺 李唐 军 张劲松
（ 京 交 通 大 学 光 波技 术 研 究 所 北京 １ ０ ４ ） 北 ００ ４
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｉ ｅ ｓ ｒ ｉ ｅ ａ ｇ ｇ ａ ｉ ；ａ ｆ ｕ ｅ ｙ ｒ ｓ ｆ ｒｌ ｅ ；ｆｂ ｒＢｒ ｇ ｒ ｔ ｂ ａ ｇ ｎ －ｉ ｒ ｇ
多波长的光纤激光器
多波长的光纤激光器
多波长的光纤激光器是一种可同时输出多种波长的激光器。
这种激光器通常使用多模波导（MMF）或单模波导（SMF）来实现波长转换。
其中一种常见的实现方式是使用电光调制器来控制激光输出的波长。
通过调节电光调制器的输入信号，可以改变光纤中的折射率，并通过电光调制器的交互作用实现波长切换。
另一种实现方式是使用光子晶体光纤（PCF）。
PCF是一个具有调谐孔径的光导纤维，可以通过调节此孔径的大小，控制输出波长的位置和波长范围。
多波长的光纤激光器被广泛应用于生物医学、通信、传感和工业加工等领域。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
多倍布里渊频移间隔的多波长掺饵光纤激光器
多倍布里渊频移间隔的多波长掺饵光纤激光器随着信息容量需求的日益增长,高速大容量长距离传输将成为下一代全光通信网络的发展趋势。
为了有效的利用光纤中有限的频率资源,频率间隔为10GHz、20GHz甚至30GHz将是未来密集波分复用技术的重要发展方向。
将光纤中受激布里渊散射的非线性增益与掺饵光纤的线性增益相结合起来,是一种能够产生较大数量多波长的有效途径。
多波长光纤激光器在很多领域有巨大的应用前景,包括密集波分复用光纤通信系统、微波信号的产生、光学仪器测试、光纤传感和光谱测量等。
本文主要研究内容如下:首先,实验研究了波长间隔为双倍和三倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器,通过改变布里渊泵浦波长实现了多波长激光的调谐。
实验得到了波长间隔为双倍布里渊频移即0.17 nm的8个布里渊多波长激光产生,输出波长在110 nm范围(1528 nm~1638 nm)内可调谐;还得到了波长间隔为三倍布里渊频移即0.26 nm的5个布里渊多波长激光产生,输出波长在60 nm(1535 nm~1595nm)内可调谐。
实验还发现当布里渊泵浦激光波长在激光器自激发振荡波长范围内时,能产生的布里渊波长数达到最大值。
其次,提出和研究了一种可调谐半开腔多波长布里渊随机光纤激光器。
激光器一端利用3dB耦合器构成全反端,另一段利用单模光纤中随机分布的瑞利散射作为反射,组成一个半开腔,当摻铒光纤放大器泵浦功率足够高,可在长单模光纤中产生级联受激布里渊散射,实现多波长输出,实验最多获得了7个斯托克斯信号光波长输出。
改变布里渊泵浦光波长,随机激光在
50nm(1515nm~1565nm)范围内实现了可调谐。
浅析温稳定多波长光纤激光器技术进展
浅析温稳定多波长光纤激光器技术进展摘要：温稳定多波长光纤激光器是一种具有重要应用前景的激光器技术。
近年来，该技术得到了广泛的研究和开发，取得了许多重要进展。
本文从多波长光纤激光器的基本原理、技术难点以及最新进展等方面进行了论述，旨在全面了解该技术的发展现状和未来发展趋势。
关键词：温稳定、多波长、光纤激光器、技术进展正文：一、多波长光纤激光器的基本原理多波长光纤激光器是一种可以同时发射多个波长的激光器。
其基本原理是在光纤激光器中采用多根光纤、多种反射镜和多种谐振腔等设计方法，在一定的温度范围内能够实现多波长激光发射。
二、温稳定多波长光纤激光器技术难点近年来，许多研究者致力于解决温稳定多波长光纤激光器技术中存在的问题。
其中，最主要的技术难点包括：1、光学环境对光纤激光器效果的影响2、光纤热失稳问题3、多波长模式互积或模式混叠问题三、温稳定多波长光纤激光器技术最新进展针对上述技术难点的解决，近年来多个研究团队共同推进了温稳定多波长光纤激光器技术的发展。
其中，不同解决方案的研究都取得了一定的进展。
例如：1、利用串联多段光纤组合激光输出的方法，缓解了热失稳问题。
同时，通过加入光纤光栅的方式实现多波长选择。
2、基于光纤光栅反射镜的全光纤环形谐振腔结构，实现了高效率、大功率和高稳定的多波长激光器。
3、通过采用光纤光栅的多波长谐振腔结构，成功实现了高功率、宽带、温稳定的多波长激光器。
四、温稳定多波长光纤激光器技术的未来发展趋势温稳定多波长光纤激光器技术未来的发展方向主要包括以下几个方面：1、解决多波长模式互积或者模式混叠问题，提高多波长激光器的光学性能；2、利用新型材料和新型结构，提高温稳定多波长光纤激光器的功率和效率；3、实现全光纤光谱调制和频域调制等技术的融合，开发具有更高应用价值的多波长光纤激光器；4、进一步研发新型光器件和材料，拓展光波长多样性，以及实现更精细的频率控制和调制功能。
综上所述，温稳定多波长光纤激光器技术的发展是一个不断创新的过程。
不同波长的光纤激光器介绍
不同波长的光纤激光器介绍光纤激光器主要由泵源，耦合器，掺稀土元素光纤，谐振腔等部件构成。
泵源由一个或多个大功率激光二极管构成，其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
现在来介绍几种波长的光纤激光器。
最长的一种2.8 μm附近(掺Ho3+，Er3+ 光纤激光器，该波段光纤激光器在生物、医疗等领域具有潜在的应用。
此外2.8 μm光纤激光器还可以用作中远红外激光器的抽运光源，利用Er3+离子的4I11/2→4I13/2和Ho3+离子的5I6→5I7跃迁发射，可获得波长位于2.8 μm附近的激光输出。
由于2.8 μm附近激光发射需要基质材料具有低声子能量和高的光学透过率，所以一般采用氟化物玻璃作为光纤基质。
其次是2.0 μm附近(掺Tm3+，Ho3+) 光纤激光器，2.0 μm激光是人眼安全的激光，在气象监测、激光测距、激光雷达、遥感等方面具有广泛应用。
此外，水分子在2.0 μm附近有强烈的中红外吸收峰，用该波段激光进行手术，有利于加快血液凝结，减小手术创伤，中红外光纤激光器在医疗和生命科学领域也具有重要的应用。
于2.0 μm附近中红外激光输出的激光激活粒子主要有Tm3+和Ho3+离子等。
利用Tm3+离子的3F4→3H6和Ho3+离子的5I7→5I8跃迁发射，可分别获得波长位于2.0 μm和2.1μm 附近的激光输出。
接着就是1.5 μm附近(掺Er3+，Er3+/Yb3+) 光纤激光器，由于激光输出波长位于石英光纤的1.5 μm光通信窗口附近，对Er3+掺杂以及Er3+/Yb3+共掺玻璃光纤的激光输出性能的深入研究，关于1.5 μm附近光纤激光器的研制已较成熟。
目前最短的就是1.0 μm附近(掺Yb3+，Nd3+) 光纤激光器，1.0 μm附近光纤激光器由于在光纤通信、激光制导、倍频激光光源、抽运光源等领域的应用而得到了广泛研究。
多波长光纤激光器
（1）掺饵光纤激光器（EDFL）的激射原理 • 由于掺饵光纤激光器的激射波段正好位于 常用的1550nm通信波段，具有较低的闭值 和较高的增益，使其成为了光纤通信系统 的重要光源而得到广泛的应用。 • 一般情况下，光纤激光器按照掺杂离子能 级结构不同可可分为三能级系统和四能级 系统
掺饵光纤激光器的能级 系统可视为三能级系 统，掺饵光纤（EDF） 经过980nm或1480nm 的泵浦激光器泵浦之 后可以激射出中心波 段为1550nm左右的激 光。
掺铒光纤激光器( EDFL) 是目前研究 最多和 已经商品化的光纤激光器。
多波长EDFL研究 发展需解决的问题
多波长EDFL都具 有较窄的增益频谱， 因此限制了更多波 长的激光振荡。
密集波分复用 ( DWDM) 技术的成 熟对多波长激光器 的性能也提出了更 高的要求。
多波长 EDFL中 E D F过长而 产生的 对环境敏感等因素 和使得 输 出波长 更加稳定且易于调 节
（4）多波长激光稳定输出条件
假设在激光腔内同时有两个频率分别为vl和叭的参在本征 模式形成振荡，则增益饱和时两个频率的光的增益系数分 别为:
其中G0（v1）和G0（v2）分别为两信号光的小信号增益系数，I1和I2分 别为两光的光强，k11、k12、k21、k22为饱和系数，其中k11、k12为自 增益饱和系数，表示了各模式的光强对自身增益的影响，k21、k22为交 叉增益饱和系数，表示每个模式对另一个模式的增益的影响。
多波长光纤激光器
光纤激光器
• 光纤激光器是指用掺稀土 元素玻璃光纤作为增益介 质的激光器，光纤激光器 可在光纤放大器的基础上 开发出来：在泵浦光的作 用下光纤内极易形成高功 率密度，造成激光工作物 质的激光能级“粒子数反 转”，当适当加入正反馈 回路（构成谐振腔）便可 形成激光振荡输出。
多波长光纤激光器
工作原理
f IDL a b cosc dP
di 10 log f IDL
初始状态：增益>损 耗，激光形成，强 度的增大导致增益 下降，损耗增加； 稳态激光形成：增 益 = 损耗，均匀展 宽效应通过依赖强 度的损耗得以有效 抑制，从而形成稳 态多波长振荡
多波长激光器的输出光谱
Wavelength (nm)
Wavelength (nm)
Multiwavelength tuning with variable attenuator
多波长Raman光纤激光器
梳状滤波器
多波长Raman光纤激光器
多波长掺铒光纤激光器
通过液氮对掺铒光纤进行冷却； 引入偏振烧孔效应； 在环形腔中引入移频器或相位调制器 ；
i 1 E1 0
E1
E2
E3
E2 '
2 2
E3'
E3' E4 *exp(i0 i ( E4 2 E3 )l ) E4' E3 *exp(i0 i ( E3 2 E4 )l )
3. 再次耦合
2 2
E1' ' E2 i 1
：引入的线性相位延迟； ：(=2n2PiL/Aeff) 非线性相移，其中n2为非线性
系数； L 为环镜长度； 为工作波长； Aeff 为光纤有
效模面积；Pi为输入环镜的功率；为顺时针和逆 时针传输分量之间的相位延迟。
工作原理
Ts E2
' 2 2
E1
1 2 (1 ) 1 cos[(1 2 ) p0l ]
' i 1 E4 ' E3
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
基于多波长光纤激光器的微波光子滤波器研究
基于多波长光纤激光器的微波光子滤波器研究嘿，朋友们！今天咱来聊聊一个挺高深但又特别有意思的事儿，那就是基于多波长光纤激光器的微波光子滤波器研究。
这东西啊，听起来就挺复杂的，不过别担心，咱就用最接地气的方式来好好说一说。
多波长光纤激光器，这可是个关键角色。
咱先得明白它是啥玩意儿。
简单来说啊，它就像是一个超级厉害的光源工厂，能同时产生好多不同波长的光。
想象一下，就好比是一个有好多不同颜色画笔的颜料盒，每一种颜色的光都有它独特的作用和价值。
这种激光器的好处可多了去了。
它产生的光啊，质量那叫一个高，稳定性也特别强。
就好比是一支做工精良的笔，写出来的字又清晰又漂亮，不会出现断断续续或者歪歪扭扭的情况。
而且啊，它能在很多领域大显身手，像通信领域啦，传感领域啦，都离不开它。
比如说在通信里，不同波长的光就像是不同的车道，能让大量的信息在光纤这个“高速公路”上快速、有序地传输，大大提高了通信的效率。
那微波光子滤波器又是干啥的呢？这玩意儿啊，就像是一个超级筛选员。
在微波信号这个大家庭里，有各种各样的信号，有的是我们需要的，有的是干扰我们的。
微波光子滤波器就能把那些我们需要的信号挑选出来，把那些捣乱的信号给过滤掉。
它就好比是一个聪明的门卫，只让该进来的人进来，把那些不速之客都挡在门外。
而且啊，它的筛选速度特别快，精度也特别高。
就像是一个训练有素的安检员，能快速准确地找出那些隐藏的危险物品。
把多波长光纤激光器和微波光子滤波器结合起来研究，那可真是如虎添翼啊。
多波长光纤激光器提供了丰富的光源，就像是给微波光子滤波器提供了充足的“弹药”。
有了这些不同波长的光，微波光子滤波器就能更加灵活、高效地进行信号筛选。
比如说，在雷达系统里，通过这种结合，可以让雷达更加准确地探测到目标，减少干扰，提高雷达的性能。
在无线通信中呢，也能让信号传输得更加稳定、清晰，让我们打电话、上网的时候不再出现卡顿或者信号不好的情况。
不过啊，这研究过程可不容易。
基于半导体光放大器的多波长光纤激光器的优化设计的开题报告
基于半导体光放大器的多波长光纤激光器的优化设计的开题报告一、研究背景多波长光纤激光器在通信、光学传感等领域中有着广泛的应用。
其中，基于半导体光放大器的多波长光纤激光器具有输出功率高、频率调谐范围广、紧凑、功耗小等优点，在光纤通信、全光网络、微型机器人、生物医学和军事应用等领域中有着广泛的应用。
然而，由于多波长光纤激光器中的激光腔结构、反射镜、光纤偏振等参数的复杂性，其性能的优化设计面临诸多挑战和困难。
二、研究目的和意义为了解决多波长光纤激光器中的优化设计问题，本研究旨在：1. 探究多波长半导体光放大器的特点和运行原理，以及其与光纤激光器集成的方法。
2. 分析多波长光纤激光器中关键参数的优化设计方法，包括激光腔的结构设计、反射镜的选取和光纤偏振的控制等。
3. 实验验证针对多波长光纤激光器的优化设计方法，比较其性能差异，为多波长光纤激光器的开发提供有效参考。
三、研究内容和方法1. 多波长半导体光放大器的特点和运行原理研究，通过分析其基本工作原理、特性和其与光纤激光器的集成方式等内容，为优化设计提供理论基础。
2. 多波长光纤激光器关键参数的优化设计方法研究，采用理论分析和数值模拟方法，分别研究激光腔结构的设计、反射镜选取和光纤偏振控制等参数的优化方法，并根据实际需求做出合理权衡。
3. 实验验证多波长光纤激光器在不同优化条件下的性能差异。
通过实验测试不同的优化设计方案，比较其稳定性、调谐范围、输出功率和光谱质量等性能，为优化设计提供参考。
四、预期结果预期研究成果包括：1. 对于多波长半导体光放大器的特点和运行原理进行深入剖析和说明。
2. 对多波长光纤激光器中关键参数的优化设计提供一系列的解决方案。
3. 实验验证不同优化设计方案在多波长光纤激光器中的性能差异，为实际应用提供参考依据。
五、论文结构本课题的论文结构包括：第一章绪论介绍多波长光纤激光器的研究背景、研究目的和意义、研究内容和方法，以及预期结果。
同时，简要介绍多波长光纤激光器的基本原理。
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基于非线性光纤环镜的多波长EDFL
10% Output
EDFA
PC1 PC2
90:10 Coupler
F-P filter
70:30 Coupler SMF
实验装置示意图
非线性光纤环镜传输公式：
T 1 2(1)1 cos (1 2)
：NOLM分束比；
：引入的线性相位延迟； ：(=2n2PiL/Aeff) 非线性相移，其中n2为非线性 系数；L为环镜长度；为工作波长；Aeff为光纤有 效模面积；Pi为输入环镜的功率；为顺时针和逆
多波长激光器的输出光谱
多波长Raman光纤激光器
梳状滤波器
多波长Raman光纤激光器
多波长掺铒光纤激光器
通过液氮对掺铒光纤进行冷却； 引入偏振烧孔效应； 在环形腔中引入移频器或相位调制器 ； 受激布里渊-掺铒光纤激光器； 特殊结构的掺铒光纤或特殊腔结构； 引入依赖波长的损耗； 利用非线性效应引入依赖光强的损耗； 等
多波长掺铒光纤激光器
Design of a multiwavelength EDFL.
Sagnac loop mirror 原理及应用
Sagnac环的构成
E1'
E4'
E1
E4
E2
E3
E2'
E3'
发生干涉的两个光场在同一段光纤内传输, 是一种 自平衡的干涉仪,具有结构紧凑、稳定，制作相对容易， 对环境不敏感等优点,它可以灵活地构成各种全光器件
时针传输分量之间的相位延迟。
工作原理
Ts
E2' 2 E1 2
1 2(1 )1 cos[(1 2) p0l]
工作原理
fIDL a b cosc dP
di 10log f IDL
初始状态：增益>损 耗，激光形成，强 度的增大导致增益 下降，损耗增加； 稳态激光形成：增 益 = 损耗，均匀展 宽效应通过依赖强 度的损耗得以有效 抑制，从而形成稳 态多波长振荡
多波长光纤激光器
主要内容：
多波长激光器概述 基于SOA的多波长光纤激光器 多波长拉曼光纤激光器 多波长掺铒光纤激光器（EDFL）
概述
多波长激光器的输出光谱
概述
多波长光纤激光器的应用： WDM光纤通信系统； 光纤传感系统； 光器件测试及光信号处理； 微波光子学；等领域。 不同应用对多波长光纤激光器的要求也不
Sagnac环的工作原理
1. 耦合
E1'
E4'
E4 E3
i
1
i
1
E1 0
E1
E2
E4 E3
2. 沿着环走
E2'
E3'
E3' E4 *exp(i0 i ( E4 2 2 E3 2 )l) E4' E3 *exp(i0 i ( E3 2 光器
Spectral Density (dBm/0.1nm) Spectral Density (dBm/0.1nm)
Wavelength (nm)
Wavelength (nm)
Multiwavelength tuning with variable attenuator
同。目前，多波长光纤激光器的研究重点是室 温下激光输出的稳定性及增加输出波长数目。
基于SOA的多波长光纤激光器
isolator
VOA
LOA
SOA : Semiconductor Optical
Amplifier
PC
PC : Polarization Controller
comb filter
20% output
3. 再次耦合
E1' E2'
i
1
i
1
E4' E3'
Sagnac环的传输谱（非线性响应）
Ts
E2' 2 E1 2
1 2(1 )1 cos[(1 2) p0l]
说明： 0.5 的情况
利用非线性效应引入依赖光强的损耗 实现稳定多波长激光输出