窄线宽激光器
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
用于铷蒸气激光泵浦的窄线宽阵列半导体激光器
撞 加宽 的原 理 ， 使 吸 收线谱 线加 宽 。但是 ， 缓 冲气 体 气压 过 高 将 可 能 产生 安 全 性 、 稳定性 、 光 束 质 量 下 降等 问
题， 因此 ， 缓 冲气 体气 压不宜 太 高ｒ ３ ］ ， 碰撞加 宽后 ， 吸 收线 的 线宽 一 般 不大 于 ０ ． １ ｎ ｍ。普 通 商用 高 功 率半 导 体
高、 光束 质 量好 、 热透 镜效应 小 、 可采 用对 流冷 却等 优 点 ， 是 具有 Ｍｗ 级 高功 率 激光 输 出的 激光 系 统之 一 。 自
２ ０ ０ ３年 实现碱 金 属 激 光 输 出 以来 Ｉ 】 ］ ， 该 技 术 近 年 来 得 到 了 快 速 发 展 。俄 罗 斯 联 邦 核 中 心 实 验 物 理 研 究 所 （ Ｒ Ｆ ＮＣ — ＶＮＩ Ｉ Ｅ Ｆ ） 使 增益介 质 循环 流动 实现 了近 １ ｋ Ｗ 的 铯 蒸气 激 光 输 出 ， 光 光 效 率 高达 ４ ８ ｌ ＿ ２ ］ 。钾 、 铷、 铯
中图 分 类 号 ： ＴＮ ２ ４ ８ ． ４ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ７ ８ ８ ／ ＨＰ Ｌ Ｐ Ｂ ２ ０ １ ３ ２ ５ ０ ４ ． ０ ８ ７ ５
半 导体 激光 泵浦 碱金 属 （ 钾、 铷、 铯等 ） 蒸 气 激 光器 （ Ｄ Ｐ ＡＬ ） 是 一 种新 型 的光 泵气 体 激 光器 ， 具 有 量 子效 率
摘 要 ｉ 在 激光 二极 管 Ｌ Ｄ泵 浦 铷 蒸 气 激 光 器 中 ， 窄 线 宽 半 导 体 激 光 是 实 现 铷 蒸 气 激 光 高 效 率 输 出 的 关
窄线宽光纤激光器关键技术研究
作者简 介： 高雪松 （９ ０一） 男 ， 士， １８ ， 博 主要研 究方 向为新 型光 纤激光器关键技术研究与应用 ， 激光参数测量与光束 质量评价 。
Ｅ— ｉ ： ｈ ｎ ｌ ｓ ｒ ａ ＠ １ ３． ｏ ｍａｌ ｃ ｉ ａａ ｅｇ ｏ ６ ｃ ｍ
则构成单频激光器， 输出光具有极高的时间相干性 ， 实用价值很高。本文介绍了实现窄线宽光纤激光器
的线 宽压缩方法 ， 并采用 掺 Ｅ¨光纤作为增 益介 ｒ
质 ，８ ｎ Ｌ ９０ ｍ Ｄ激光器作为泵浦源 ， 直线腔结构 ， 光纤 环行镜和光纤光栅共 同作为腔镜 ， 实现中心频率在 １５ ｎ ５０ ｍ波段的单频激光输 出。讨论 了其关键技术 和影响因素， 为同类激光器的研制提供 了参考。
制提供 了参考 。 关键词 ： 光纤激光器 ； 单频激光； 压窄线宽 ； 腔形分析 ；ｒ Ｅ¨光纤 中图分类 号 ：Ｎ ４ ． ；Ｎ ５ Ｔ ２ ８１Ｔ ２３ 文 献标识 码 ： Ａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｓ ｕｄ ｎ Ｋｅ ｃ ｎ ｌｇ ｆＮａ ｒ ｗ－ｉ ｅ ｄ ｈ Ｆｉ ｒ Ｌａ ｅ ｔ ｙ ｏ ｙ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ｏ ｌ ｗｉ ｔ ｂｅ ｓ ｒ ｎ
ｓｍｉ ａ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ｌｓ ｒｉ ｓｍｍｅ ｔ ｒ ａ ｎ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｅ ｓ ｒ ｎ ｒｏ ｌ ｅ ｄｈ ａ ａｙ ｉｇｏ ａ ｉ ； ｒ ｄ ｐ ｄｆ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｂ ｒｌ ｅ ； ａｒｗ—ｎ ｗｉｔ ； ｎｌｚｎ ｆｃ ｖｔ Ｅ ３ ｏ ｅ ｂ ｒ ｉ ａ ｉ ｙ ｉ
STM32的窄线宽半导体激光器驱动电路设计
STM32的窄线宽半导体激光器驱动电路设计
丁少轩;刘文耀;潘梓文;刘昊东;陶煜;唐军;刘俊
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2023(23)2
【摘要】设计了一种高稳定性的激光器驱动电路。
激光器驱动电路硬件主要包括温控模块、恒流驱动模块以及电流调谐模块,电路设计采用STM32微处理器作为主控芯片,ADN8443作为温度控制器件,结合PWM控制方案实现温度控制,设计恒流驱动电路以及电流调谐电路实现半导体激光器的稳定输出。
经过测试,功率稳定度为0.16%,波长稳定度为0.23 ppm,电路具有可调谐、体积小、效率高、驱动能力强等优点,能够实现激光器的稳定控制。
【总页数】5页(P29-32)
【作者】丁少轩;刘文耀;潘梓文;刘昊东;陶煜;唐军;刘俊
【作者单位】中北大学量子传感与精密测量山西省重点实验室;中北大学动态测试技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN249
【相关文献】
1.硅光子芯片外腔窄线宽半导体激光器
2.高稳频窄线宽半导体激光器
3.638nm光栅外腔窄线宽半导体激光器
4.窄脉冲大电流半导体激光器驱动电路设计与仿真
5.基于半导体激光器窄线宽光子微波信号获取
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高重频高峰值功率窄线宽激光放大器
第48卷第2期红外与激光工程2019年2月Vol.48No.2Infrared and Laser Engineering Feb.2019高重频高峰值功率窄线宽激光放大器颜凡江1,2,3，杨策4，陈檬4，桑思晗1,2,3，李梦龙1,2,3，蒙裴贝1,2,3(1.北京空间机电研究所，北京100094；2.北京市航空智能遥感装备工程技术研究中心,北京100094；3.中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室，北京100094；4.北京工业大学激光工程研究院，北京100124；)摘要：高重复频率、高峰值功率、窄线宽的激光在激光雷达领域具有重要的应用价值。
在对高重频窄线宽激光进行放大时，为了同时实现高放大倍率与高光束质量激光输出，在高重频、窄线宽被动调Q激光器作为种子源的前提下，设计了利用888nm半导体激光端面泵浦Nd:YVO4块状晶体实现高增益的一级放大，808nm半导体激光侧面泵浦Nd:YVO4板条晶体实现低热透镜效应的二级放大的方案。
在重复频率10kHz时，获得了峰值功率5MW，线宽154pm，脉冲宽度0.6ns，平均功率31.5W，光束质量M2为1.98的激光输出。
从而验证了将高放大倍率与高光束质量分别控制的放大器设计思路。
关键词：放大器；高重复频率；高峰值功率；窄线宽；端面泵浦中图分类号：TN124文献标志码：A DOI：10.3788/IRLA201948.0206002High repetition,high peak power and narrow line-widthlaser amplifierYan Fanjiang1,2,3,Yang Ce4,Chen Meng4,Sang Sihan1,2,3,Li Menglong1,2,3,Meng Peibei1,2,3(1.Beijing Institute of Space Mechanics&Electricity,Beijing100094,China;2.Beijing Engineering Technology Research Center of Aerial Intelligent Remote Sensing Equipment′s,Beijing100094,China;3.Key Laboratory for Space Laser Information Perception Technology of CAST,Beijing100094,China;4.Institute of Laser Engineering of Beijing University of Technology,Beijing100124,China)Abstract:The laser with high repetition rate,high peak power and narrow line width has important application value in the field of laser radar.In the amplification of high repetition frequency and narrow line width laser,in order to achieve both high magnification and high beam quality laser output at high repetition rate,narrow line width of passively Q-switched laser used to be the seed source,high gain amplifier using888nm diode laser end pumped Nd:YVO4crystal,side pumped Nd:YVO4slab crystal thermal lens effect of two stage amplification scheme were designed.At the repetition rate of10kHz, the average power of31.5W,and the laser beam quality of M21.98were obtained.The peak power was5MW,the line width was154pm and the pulse width was0.6ns.Thus,the design idea of amplifier with high magnification ratio and high beam quality control individually was verified.Key words:amplifier;high repetition rate;high peak power;narrow line-width;end pump收稿日期：2018-09-10；修订日期：2018-10-20作者简介：颜凡江(1983-)男，高级工程师，硕士，主要从事空间应用激光器方面的研究。
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
基于DSHI的窄线宽光纤激光器线宽测量
基于DSHI的窄线宽光纤激光器线宽测量肖华菊;王翔;马云;张洁【摘要】窄线宽光纤激光器的线宽作为相干光学系统的重要参数需要进行准确的测定,延时自外差法(DSHI)是测量窄线宽比较理想的方法.本文讨论了DSHI测量线宽的基本原理,根据DSHI的功率谱表达式,利用MATLAB程序对不同光纤延迟线长度条件下的DSHI功率谱进行了仿真,并分析和讨论了光纤延迟线长度对线宽测量结果的影响.建立了1550 nm波长的DSHI线宽测量系统,对IPG公司的光纤激光器线宽进行了测量.该系统用示波器代替频谱仪,并采用FFT软件算法对示波器获取的光电流信号进行分析,测得该激光器的线宽约为16 kHZ,在理想的精度范围内.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2010(037)008【总页数】5页(P57-61)【关键词】线宽测量;光纤激光器;DSHI;光纤延时【作者】肖华菊;王翔;马云;张洁【作者单位】中国工程物理研究院,流体物理研究所,冲击波物理与爆轰物理实验室,四川,绵阳,621900;西南交通大学,机械工程学院,成都,610031;中国工程物理研究院,流体物理研究所,冲击波物理与爆轰物理实验室,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,流体物理研究所,冲击波物理与爆轰物理实验室,四川,绵阳,621900;西南交通大学,机械工程学院,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】TN247%TN2530 引言窄线宽光纤激光器在光学测量和光通信领域有着十分广泛的应用，在许多系统中，如全光纤干涉仪、光纤载波传输系统、基于FMCW(Frequency-modulated Continuous Wave)技术的光纤传感系统等，激光器的线宽特性对于系统精度有着十分重要的作用[1]。
在FMCW技术系统中，激光器的线宽或相干长度决定了测量的距离和灵敏度。
因此，对这类激光器的线宽进行测量是一项非常重要并且有意义的工作。
延时自外差法简称DSHI(Delayed Self-heterodyne Interferometer)，是测量窄线宽比较理想的方法。
紧凑型窄线宽分布反馈光纤激光器
Ｌ， 其传 输矩 阵可 写成 ［ ５
ｓ ＝
Ｌ ｘ ｐ／［ ［ ｓ［ ２ ｘ ］：茎 １ ｐ／ （２ ］ Ｓ ］ ０ ｅｉ） １ ：Ｓ ￣ 。
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２
儿
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Ｓ ；Ｊ
பைடு நூலகம்
矩阵 元 分 别 为 ：Ｓ ＝ （ 一 ） ｅ ｐ ｉ ２ ～ ｒｅ ｐ ｉ ２ ］ Ｓ２ ＝ （ ～ ） 。ｅ ｐ ｉ ２ １ 一［ ｘ （ Ｌ ／ ） ｑ ￣ｘ （ Ｌ ／ ） ；２ ｑ １ 啊［ ｘ （ｑ ／ ）一 Ｌ ｒｅ ｐ ｉ ２ ］ Ｓ１ 卫 ｘ （ Ｌ ／ ） ； ｚ 一一Ｓ２ （ 一ｒ） ［ ｘ （ Ｌｆ２ 一ｒｅ ｐ ｉ ／ ） 。 中 ， ＝ １ ２ ｑ ｑ ｉ ＝ １ 卫 一ｒ ｅ ｐ ｉ ／ ） 卫 ｘ （ Ｌｆ２ ］ 其 ｑ ｄ ｆ ， ， ＝±ｇｋ 一 （ ， ［ 帮）］
维普资讯
第 ２ ０卷
第 ６期
强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩ ＧＨ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ１ ２ Ｎ ｏ ６ ． Ｏ， ．
２０ ０ ８年 ６ 月
Ｊ ｎ ２０ ｕ ．， ０ ８
文章 编号 ： １ ０ — ３ ２ ２ ０ ） ６０ ９ — ３ ０ １４ ２ （ ０ ８ ０ — ８ １０
光 栅 总 长 度 约 ５ ０ｍｍ． 佳 相 移 位 置 在 ２ 处 ， 佳 耦 合 系数 为 １０ｍ＿ 。采 用 ９０ｎ 激 光 二 极 管 同 向 泵 最 ９ｍｍ 最 ５ 。 ８ ｍ 浦。 当最 大 泵 浦 功 率 为 ２０ｍＷ 时 ， １５ ０ ９ ｍ 处 实 现 约 １ ０ 在 ５ ． ４ｎ Ｏｍｗ 激 光 输 出 ， 宽 小 于 ０ ０ ｍ。 线 ． ５ｎ 阈值 约 ３ ５
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窄线宽光纤放大器
康冠光电自主研制高性能分布反馈谐振腔和封装技术，激光输出保证稳定单
一纵模，线宽小于 3kHz，输出功率大于 10ｍＷ，适用于分布式传感、干涉传感、
相干通信、激光雷达等领域。
技术指标
激光波长（Wavelength） 1550.12 nm±0.1nm 或 ITU 波长 （1530～1565 nm）
激光线宽（Linewidth） < 3 kHz
信噪比（SNR） > 55 dB
相对强度噪声（RIN） < -100 dB/Hz @峰值频率；<-120dB/Hz @1MHz
驰豫振荡频率（ROF） > 300 kHz
输出功率（Power） 10～40 mW（保偏功率 10~30mW）
功率稳定性（P Stability）
*
< ±1 % (8 hrs) ；短期稳定性
(15min) <0.03dB
波长稳定性
(WL Stability)
*
0.2 pm (1 h)
；短期稳定性（15min）
<0.1pm
波长调谐范围(WL Range）
**
λC-0.3nm ~ λC+0.1nm (λC
为激光器中心波长)
偏振性（Polarization）
自由偏振或线偏振***（PER>25dB）
工作温度（Working tem）**** -10~50 ℃
输出尾纤（Pigtail） FC/APC SM1550 单模光纤或PM1550 保偏光纤0.8m
产品尺寸（Size）
180*75*22 或 105*85*40 mm
3
供电接口 (Electrical Con) 15EDG-3.81mm 2P 直插
通信接口 (Com Con) RS232 串口 (9 pins)
注：*——此为环境温度恒定情况下ΔT<1℃测试稳定性。
**——此为环境温度
25℃时情况，温度不同时调谐范围会略有不同。
***
——当采用偏振输出时，环境温度变化导致功率变化可能大于表中给定值。
****——当环境温度变化时，激光器波长改变，系数约为 0.1pm/
℃；不同模块略有差别。
运行条件
工作电压
(V)
+5 （电源要求
5V 3A，纹波<3%）
工作电流（A）
< 1 (在 5V 工作电压下，一般启动电流最高可达
2A，
稳定工作时电流
<1A)
工作温度（℃） -10 ~ 50
储存温度（℃） -20 ~ 60
预热时间（Minute） ~30
操作说明：
1）直接接电出光；注意请勿将输出光纤照射眼睛和皮肤。
2）接上电源直接上电，红色接电源正极，黑色接电源负极；或根据电源线上的标签，+5V 接
正极，GND 接负极。
3）请注意不要将输出光纤弯折；注意保持输出光纤头清洁，如果出现明显功率下降请在断电
情况下用专用工具清洁输出头，或更换光纤输出头。
4）如需调节激光波长，请用随机的串口连接线连接激光器串口和电脑串口（RS232）；安装
激光器温控软件并运行，软件采用 Labview 编写，需要 Labview 运行引擎和 Visa 运行引擎环
境，安装温控软件则会自动安装所需引擎。激光器波长调节与温度的关系为~10pm/℃。
5）安装时，尽量保证激光器有良好的散热条件，可将激光器固定在较大面积的金属衬板上。
性能测试：
激光光谱 相对强度噪声
线宽谱 （30km OPD） 相位噪声（1m OPD）
2