基于多模光纤滤波器的可调谐掺铒光纤激光器
可调谐多波长掺铒光纤激光器
（ ． 中科技 大学 下一代 互联 网接 入 系统 国家工程 实验 室， １华 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ； ３ ０ ４ ２ 武 汉光 电 国家 实验 室（ ， ． 筹） 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ； ３ ０ ４
３ ．南洋理 工大 学 网络技 术研 究 中心 ， 新加 坡 ６ ７ ５ ） ３ ５３ 摘 要 ：近年 来 ， 多波 长光 纤激 光 器作 为密 集波分 复 用 系统 中的重要 光 源而被 广泛研 究 。 多信道 取 对 样 光 纤光栅（ Ｆ Ｇ） 行 了详 细的理 论分 析 ， Ｍ—Ｂ 进 并在 此基础 上 实现 了一 种 可调 谐 多波 长光 纤激 光 器。 该 激光 器采 用环 形腔 结 构 ， 以掺铒 光 纤作 为增 益介 质 ， 用 Ｍ．Ｂ 的 多波长 选择特 性在 室温 下 实现 了 利 ＦＧ 功率 平坦 度 小 于 １ Ｂ、 Ｂ线 宽 小 于 ０１ ｌ、 模 抑制 比大 于 ５ Ｂ， ０５ ３ ｄ ｄ ．ｎ 边 ｎ ０ ｄ 且 ． ｈ内功 率 波动 小 于 ０５ Ｂ ．ｄ 的稳 定 多波长输 出。同时 ， 通过 对 Ｍ．Ｂ Ｆ Ｇ施 加 变化应 力 ， 实现 了输 出波 长在 一 定 范围 内连 续可调 谐 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
３ Ｎｅ ｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｒｅｅ ｒｈ Ｃ ｎｒ ，Ｎ ｎ ａ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｃ ｌＵｎｖ ｒｉ ，Ｓｎ ａ ｏ ｅ ６ ７ ５ ） ． ｔ ｋ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ａｃ ｅ ｔ ｗｏ ｅ ａ ｙ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｉｅｓ ｙ ｉｇ ｐ ｒ ３ ５ ３ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍ ｕ ｔ． ｖ ｌｎ ｔ ｆｂ ｒ ａ ｅ ｗｈｃ ｃ ｕ ｄ ｅ ｓｒ ｃ ： ｌ ｗａ ｅｅ ｇ ｈ ｉ ｅ ｌｓ ｒ ｉ ｉｈ ｏ ｌ ｂ ｕｓｄ ｓ ｈｅ ｉｈ ｓ ｕ ｃ ｉ ｄ ｎ ｅ ｅ ａ ｔ ｌ ｔ ｏ ｒ ｅ ｎ ｅ ｓ ｗａ ｅｅ ｇ ｇ ｖ ｌｎ ｔ ｈ
石墨烯可调谐被动调Q掺铒光纤激光器
石墨烯可调谐被动调Q掺铒光纤激光器张慧;陈宇;王志腾;赵楚军;张晗【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2012(24)12【摘要】A graphene-based Q-switcher is fabricated by the optical deposition of graphene in a fiber ferrule. The passively Q-switched Er-doped fiber ring laser with the Q-switcher as saturable absorber is made, which produces stable Q-switched pulse with pulse width of 8 μs and maximum output average power 162. 3 μW. The repetition rate can be tuned from 5. 1 kHz to 14. 2 kHz with the increase of the pump power. The central wavelength can be tuned from 1556 nm to 1558 nm by rotating the polarization controller.%基于光学沉积方法,制备了石墨烯可饱和吸收体,并利用此可饱和吸收体搭建了环形腔结构的被动调Q掺铒光纤激光器,实现了稳定的调Q 激光脉冲输出,其重复频率为5.1～14.2 kHz,最窄激光脉冲宽度为8 μs,最大平均功率为162.3μW,且通过调节偏振控制器,中心波长在1556～1558 nm可调.【总页数】4页(P2807-2810)【作者】张慧;陈宇;王志腾;赵楚军;张晗【作者单位】湖南大学信息科学与工程学院,微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙410082;湖南大学信息科学与工程学院,微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙410082;湖南大学信息科学与工程学院,微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙410082;湖南大学信息科学与工程学院,微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙410082;湖南大学信息科学与工程学院,微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TN248.1【相关文献】1.基于金纳米棒可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器 [J], 许阳;康喆;贾志旭;刘来;赵丹;秦冠仕;秦伟平2.石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器的实验研究 [J], 谢彪3.基于SESAM的被动调Q光纤光栅掺铒光纤激光器 [J], 陈聪;王蒙;陈海燕4.氧化石墨烯被动调Q掺铒光纤激光器 [J], 徐佳;吴思达;刘江;杨全红;王璞5.基于马来酸掺杂聚苯胺被动调Q的掺铒光纤激光器(特邀) [J], 王晓丽;简瑛瑛;雷晶晶;张子灏;王军利;吴巍炜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺铒光纤激光器原理
掺铒光纤激光器原理一、概述掺铒光纤激光器是一种基于掺铒光纤（Er-doped fiber）的激光装置，具有输出功率高、调制带宽宽、转换效率高等优点，被广泛应用于激光手术刀、激光雷达、激光打标、光通信和能量激光光源等领域。
本文将详细介绍掺铒光纤激光器的原理和构成。
二、原理1. 掺铒光纤的结构与特性掺铒光纤是由玻璃材料制成的，其结构类似于普通光纤，由包层、掺铒核心和侧面反射层组成。
铒元素在光纤中的浓度较高，可以激发激光振荡。
掺铒光纤具有较高的增益系数，适合产生激光。
2. 激光振荡过程当泵浦光照射掺铒光纤时，铒离子受激发射出电磁波，经过谐振腔反射和损耗，最终形成激光振荡。
在这个过程中，泵浦光的强度、波长和掺铒光纤的结构参数都会影响激光的输出功率和波长。
3. 谐振腔谐振腔是掺铒光纤激光器的关键组成部分，由两个反射镜组成。
其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。
谐振腔的长度会影响激光的波长和输出功率。
三、构成1. 泵浦源泵浦源是提供能量的设备，通常采用高强度半导体激光器作为泵浦光源。
泵浦光的波长通常在800-900nm范围内，可以根据掺铒光纤的特性进行调整。
2. 掺铒光纤掺铒光纤是激光振荡的核心部件，决定了激光的输出性质。
通常选用具有较高铒离子浓度的光纤，以获得较高的增益系数和激光输出功率。
3. 反射镜反射镜是构成谐振腔的关键部件，通常采用高反射率的光学镜片。
其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。
4. 驱动与控制电路驱动与控制电路是掺铒光纤激光器的核心部分，负责控制泵浦光的强度、波长和照射时间等参数，以保证激光的稳定输出。
同时，还需要监测激光的输出功率、波长和稳定性等指标，以便进行调节和控制。
四、应用领域1. 激光手术刀：掺铒光纤激光器具有较短的波长（2μm），可以穿透组织较浅，适用于激光手术刀领域。
通过调节泵浦光的强度和输出功率，可以控制激光的切割深度和宽度。
L—band可调谐掺铒光纤环形激光器的研究
段掺铒 光 纤和 一个 光线 光栅 以提 高泵浦 效率 。 同时应 用 了基 于光 纤环 形镜 的 可调 谐 滤波 器作 为腔 内波长选
择 器和线 宽压 缩 器。 实验 获得 的激 光输 出可调 谐 范 围达 ４ ｍ，输 出功 率超 过 １ｍ ，功率 均 匀度控 制 在 ２ｎ ｗ
浦源 时具有 比较 好 的热稳 定性 ，但普 通掺铒 光纤在 ９０ｎ 泵 浦 时 效 率 很 低 。解 决 这 一 问 题 的 方 法 ８ ｍ
的 急 剧 增 长 ， 用 ｃ 以 外 的 Ｌ （ ７ 一 使 带 带 １ ０ ｍ ５ ｎ １ １ ｍ ０ｎ ）来实现信 的传输 ，成为一种更直接 、 ６ 可行、低成本的方案，Ｌ— ａｄ可调谐激光器相关 ｂｎ 技 术 与 实 验 的 研 究 已成 为 目前 研 究 的 一 个 热
的结 构 。实验 获得 波 长 可调 谐 范 围 为 １５ ０ ｎ 一 ７ ｍ
图 １ 计 的是 两级 泵 浦 Ｌ—ｂ ｄ可调谐光 纤激 设 ｎ ａ 光器 实 验 装 置 图 ，激 光 器 中 包 括 两 段 掺 铒 光 纤 （Ｄ ） Ｅ Ｆ ，两 个 Ｃ —ｂｎ ａｄ隔 离 器 （Ｓ １和 ＩＯ ） ＩＯ Ｓ２ ，
Ｖｏ ． １ ． ４ １ ４ Ｎｏ
Ｄｅ ． ２ ｏ７ ｃ ０
【 机械与电子工程】
Ｌ— ａｄ可调谐掺 纤环 形激光器 的研 究 ｂｎ 铒光
厉 鹏 ，葛春 风２
（ ． 东学院 信 息技 术 学 院 ，辽 宁 丹 东 １辽 １８０ ； １０ ３
２ 天津大学精 密仪器与光电子工程学院，教育部光电信息技术科 学重点实验室，天津 ３０ ７ ） ． ００ ２
基于PbS量子点的可调谐高能量锁模光纤激光器
基于PbS量子点的可调谐高能量锁模光纤激光器陈广伟;赵悦;胡国庆;秦莹;贾凯琳;陈丽;李慧宇;贺敬文;周哲海【期刊名称】《红外与激光工程》【年(卷),期】2024(53)3【摘要】基于低维纳米材料的飞秒光纤激光器在光学开关、光纤传感和光通信领域中发挥着重要的作用。
然而,低损伤阈值限制了其在高能量激光领域的实际应用。
为了解决这一问题,实验中基于PbS量子点饱和吸收体,在近零色散区研究掺铒光纤激光器的飞秒脉冲输出特性,脉冲中心波长为1568.6 nm,光谱的3 dB带宽为11.4 nm,脉冲半高全宽为361 fs。
利用多模光纤中的非线性多模干涉效应实现带宽可调的光谱滤波效应,调节偏振相关“基模”引起的群时间延迟量调控腔内总色散量,升高泵浦驱动电流达到饱和吸收体的反饱和吸收特性区域,实现从展宽脉冲到高能量耗散孤子共振脉冲的切换。
由于局部的非同步色散波与孤子之间的相消干涉效应,导致耗散孤子共振脉冲光谱出现了dip型边带和Kelly边带不对称地分布在光谱两边的现象。
通过调谐腔内脉冲的偏振状态和泵浦功率,高能量脉冲的半高全宽可以在7.7~23 ns之间调谐。
当泵浦驱动电流达到800 mA时,腔内激光脉冲能量为34.8 nJ,其损伤阈值大于60 mJ/cm^(2)。
该工作为实现高效、高能量飞秒光纤激光提供了新的解决方案。
【总页数】8页(P102-109)【作者】陈广伟;赵悦;胡国庆;秦莹;贾凯琳;陈丽;李慧宇;贺敬文;周哲海【作者单位】北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室;北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室;北京交通大学国家物理实验教学示范中心【正文语种】中文【中图分类】TN248【相关文献】1.用半导体激光器作调制器的波长连续可调谐锁模光纤激光器2.基于偏振依赖多模-单模-多模光纤滤波器的波长间隔可调谐双波长掺铒光纤激光器3.基于非线性放大环形镜的波长可调谐耗散孤子锁模光纤激光器4.单波长和双波长可调谐的掺镱锁模光纤激光器5.基于NPR效应的可调谐多波长被动锁模光纤激光器因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的进步，对于各种环境下的压力监测需求日益增长，特别是在静冰压力监测方面，对于精确度和稳定性的要求尤为突出。
传统的压力传感系统在极端环境下往往面临信号失真、稳定性差等问题。
因此，研究新型的、适用于静冰压力监测的传感系统显得尤为重要。
本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，通过光纤技术，实现对静冰压力的高精度、高稳定性监测。
二、掺铒光纤混沌激光技术掺铒光纤混沌激光技术是一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）产生混沌激光的技术。
掺铒光纤中Er3+离子的能级结构使得其能够产生特定波段的激光，而混沌激光具有优良的随机性和宽频谱特性，使其在通信、传感等领域具有广泛应用。
三、Bragg光栅技术Bragg光栅是一种利用光的干涉原理制作的光学元件，其核心作用是对特定波长的光进行衍射和反射。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅被用来检测由于压力变化引起的光纤中光波长的变化，从而实现对压力的测量。
四、系统设计与实现本文提出的静冰压力传感系统，以掺铒光纤混沌激光为光源，结合Bragg光栅技术，实现了对静冰压力的高精度、高稳定性监测。
系统主要由掺铒光纤激光器、Bragg光栅、光电探测器以及数据处理单元等部分组成。
其中，掺铒光纤激光器产生混沌激光，Bragg光栅对激光进行衍射和反射，光电探测器将光信号转换为电信号，数据处理单元对电信号进行处理和分析，最终得到压力值。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了该系统的性能。
实验结果表明，该系统具有高精度、高稳定性的特点，能够准确测量静冰压力的变化。
此外，我们还对系统的响应速度、抗干扰能力等方面进行了测试，结果表明该系统具有良好的性能。
六、结论本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，通过实验验证了其高精度、高稳定性的特点。
基于掺铒光纤作为可饱和吸收体的窄线宽光纤激光器研究
基于掺铒光纤作为可饱和吸收体的窄线宽光纤激光器研究张福宇;王蓟;薛明昆;衣文索
【期刊名称】《应用物理》
【年(卷),期】2024(14)4
【摘要】本文介绍了一种以未泵浦的掺铒光纤作为可饱和吸收体,通过3 dB耦合器及环形器,构成一个由驻波效应形成动态光栅的一种窄线宽光纤激光器。
测得在中心波长在1559.54 nm处得到输出的激光器,在泵浦功率为150 mW以下时可以保持长时间的稳定工作,泵浦功率为70 mW,输出光功率为17.03 mW,斜率效率为30.73%,光学信噪比为39 dB,波长分辨率的不稳定性小于0.03 nm,光学信噪比的波动小于0.16 dB,从0到1 MHz的37.5 kHz信号频谱中的弛豫振荡频率峰值为−89.6 dB/Hz。
通过延时自外差法测量线宽为1.99 kHz。
【总页数】9页(P157-165)
【作者】张福宇;王蓟;薛明昆;衣文索
【作者单位】长春理工大学物理学院长春;长春理工大学光电工程学院长春
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.(高功率窄线宽掺铒光纤激光器的研究进展
2.基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器
3.基于金纳米棒可饱和吸收体的被动调Q掺铒光纤激光器
4.
基于氧化铜可饱和吸收体的掺铒光纤激光器5.基于保偏掺铥光纤饱和吸收体的2μm波段超窄线宽光纤激光器
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非线性光学——掺铒光纤激光器介绍
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2. 主要光纤产品
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2. 主要光纤产品
•产品分类 单模光纤
普通 光纤
多模光纤
光纤
保偏光纤
特 种 光 纤
DCF光纤 大芯径光纤 光子晶体光纤
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2. 主要光纤产品
•普通单模光纤(G652A/B)
特点： 光纤中只传导基模 ； 芯径小，传输带宽高； 熔接和耦合困难，对光源要求高； 制造工艺简单。
掺铒光纤激光器介绍
1
内
容
2
1. 光
纤
简
介
3
1. 光 纤 简 介
•什么是光纤（optical fiber)？
光纤是光导纤维的简称。光纤是以光脉冲的 形式来传输信号，材质以玻璃或有机玻璃为主的 网络传输介质。
光纤 电信 号 光 发 送 机 光 接 受 机 电信 号
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1. 光 纤 简 介
•光纤结构
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3.3 实验原理与方法
3. 掺铒光纤激光器
可饱和吸收体非线性吸收示意图
33
3.3 实验原理与方法
3. 掺铒光纤激光器
34
3.3 实验原理与方法
3. 掺铒光纤激光器
NPR 技术锁模示意图
35
3. 掺铒光纤激光器
非线性偏振旋转效应：光通过偏振相关隔 离器后变成线偏振光，PC1将线偏振光变为 椭圆偏振光，光纤的非线性效应作用在两 个正交偏振分量上，使光的偏振态发生变 化。由于非线性相移是强度相关的，通过 调节PC2，使得光再一次通过偏振相关隔离 器时，较大的光强度损耗小，较小的光强 损耗大，最后实现脉冲输出。
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2. 主要光纤产品
•特种光纤简介
保偏光纤特点：
双折射率高，保 偏性能好 ；
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第３１卷 第８期光 学 学 报Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．８２０１１年８月ＡＣＴＡ ＯＰＴＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ａｕｇｕｓｔ，２０１１基于多模光纤滤波器的可调谐掺铒光纤激光器郝艳萍 张书敏 王新占 孟义昌 李辉辉 杜 娟 李红飞（河北师范大学物理科学与信息工程学院河北省薄膜材料实验室，河北石家庄０５００１６）摘要 研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。
该激光器利用由单模－多模－单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。
该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上，两端分别与一段单模光纤相连，通过调整偏振控制器的状态，实现了中心波长１５４２～１５６０ｎｍ的不同激光输出。
单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为１８ｎｍ，边模抑制比大于４０ｄＢ，３ｄＢ线宽为０．０９６ｎｍ；进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率，实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。
对于可调谐的多波长激光器，通过调整偏振控制器的状态，可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。
关键词 激光器；可调谐光纤激光器；多模光纤滤波器；全光纤中图分类号 ＴＮ２４８．１ 文献标识码 Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２０１１３１．０８１４００６Ｔｕｎａｂｌｅ Ｅｒｂｉｕｍ－Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ ＦｉｌｔｅｒＨａｏ Ｙａｎｐｉｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｓｈｕｍｉｎ Ｗａｎｇ Ｘｉｎｚｈａｎ Ｍｅｎｇ Ｙｉｃｈａｎｇ Ｌｉ ＨｕｉｈｕｉＤｕ Ｊｕａｎ Ｌｉ Ｈｏｎｇｆｅｉ（Ｈｅｂｅｉ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｈｉｎ－Ｆｉｌｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｓｉｃｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０５００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｅｗ－ｓｔｙｌｅ，ａｌｌ－ｆｉｂｅｒ，ｂｒｏａｄ－ｂａｎｄ ｔｕｎａｂｌｅ ｅｒｂｉｕｍ－ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ｒｉｎｇ ｌａｓｅｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｕｎｉｎｇ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ／ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ／ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ａｓ ａ ｆｉｌｔｅｒ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｍｏｄｅｆｉｂｅｒ ｉｓ ｗｒａｐｐｅｄ ａｒｏｕｎｄ ａ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｎｄ ｉｓ ｓｐｌｉｃｅｄ ｔｏ ａ ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ａｔ ｅａｃｈ ｅｎｄｓ．Ｂｙ ｃａｒｅｆｕｌｌｙａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｖｉｔｙ，ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃｅｎｔｒａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｕｎａｂｌｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌａｓｅｒ ｉｓｔｕｎａｂｌｅ ｆｒｏｍ１５４２ ｔｏ １５６０ ｎｍ ｏｖｅｒ ａ ｒａｎｇｅ ｏｆ １８ ｎｍ，ｗｉｔｈ ａ ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ４０ ｄＢ ａｎｄ ｔｈｅ ３－ｄＢ ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ ｏｆ０．０９６ ｎｍ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｂｙ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ａｎｄ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｐｕｍｐ ｐｏｗｅｒ，ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｔｕｎａｂｌｅ ｄｕａｌ－ａｎｄ ｔｒｉｐｌｅ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌａｓｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｖｉｔｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌａｓｅｒｓ；ｔｕｎａｂｌｅ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ；ｍｕｌｔｉ－ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｆｉｌｔｅｒ；ａｌｌ－ｆｉｂｅｒＯＣＩＳ ｃｏｄｅｓ １４０．３５１０；１９０．４３７０；３５０．２４５０ 收稿日期：２０１０－１２－３０；收到修改稿日期：２０１１－０３－１５基金项目：国家自然科学基金（１１０７４０６５）、河北省自然科学基金（Ｆ２００９０００３２１）和高等学校博士学科点专项科研基金（２０１０１３０３１１０００３）资助课题。
作者简介：郝艳萍（１９８７—），女，硕士研究生，主要从事光纤激光器方面的研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｈａｏｙａｎｐｉｎｇ＿２００７＠１６３．ｃｏｍ导师简介：张书敏（１９６５—），女，教授，博士生导师，主要从事全光纤器件、光纤激光器和短脉冲光源等方面的研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｓｍ＠ｍａｉｌ．ｈｅｂｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（通信联系人，中国光学学会会员号：８０４０１１１６６８）１ 引 言可调谐光纤激光器因其发射的激光波长能在一定的波长范围内连续可调，进而具有可用一个光源代替几个激光光源的优点，故在光通信、材料加工、医学及成像等方面具有广泛的应用。
研究人员常采用光纤光栅［１］、法布里－珀罗标准具［２］、马赫－曾德尔（Ｍ－Ｚ）干涉仪［３］和声光滤波器［４］等作为波长可调谐器件。
然而，这些调谐器件一般为非光纤结构，这样会使所组成的激光器插入损耗较大、不便于集成和实现全光纤连接、且对环境敏感。
为实现全光纤结构的可调谐光纤激光器，免去准直光路的麻烦，人们常采用光纤布拉格光栅作为调谐元件［５～７］，然而，目前大０８１４００６－光 学 学 报部分商品化的光纤光栅工作于通信波段，对于其他波段的光纤光栅需要定做，价格昂贵［８］。
本文研究了一种基于多模光纤滤波器的环形腔可调谐掺铒光纤激光器。
将多模光纤缠绕在偏振控制器上，两端分别与一段单模光纤相连，即可组成一个单模－多模－单模结构滤波器。
通过旋转缠绕多模光纤的偏振控制器，产生对光纤的应力，改变多模光纤的长度，调整与波长相关的腔损耗，进而起到滤波器作用。
２ 实验装置及调谐原理２．１ 实验装置环形腔可调谐光纤激光器的实验装置如图１所示。
激光谐振腔由半导体激光器（ＬＤ）组成的抽运源、９８０ｎｍ／１５５０ｎｍ波分复用器（ＷＤＭ）、掺铒光纤（ＥＤＦ）、偏振控制器ＰＣ１、偏振无关光隔离器（ＩＳＯ）、单模－多模－单模结构滤波器和输出耦合器（ＯＣ）组成。
抽运源的中心输出波长为９７４ｎｍ，最大输出功率为３００ｍＷ。
所采用的掺铒光纤长２ｍ，芯径为１２５μｍ，数值孔径为０．２。
偏振控制器ＰＣ１的作用是用于调整谐振腔内激光的偏振态。
一段２．４ｍ长的多模光纤缠绕在偏振控制器ＰＣ２上，两端分别接一段单模光纤，组成一个单模－多模－单模结构滤波器。
多模光纤纤芯直径为１０５μｍ，内包层直径为１２５μｍ，数值孔径为０．２２。
９０…１０的输出耦合器的９０％输出端提供反馈，１０％输出端提供激光输出。
隔离器保证１５５０ｎｍ激光在环形腔中的单向运转。
２．２ 单模－多模－单模结构滤波器的滤波原理单模－多模－单模结构滤波器的滤波原理如下：单模光纤只能传输基模，腔内传输的光由单模光纤（ＳＭＦ１）进入多模光纤（ＭＭＦ）时，在单模到多模的熔接点处激励起多个模式，同时在多模光纤中传输，图１可调谐掺铒光纤激光器实验装置示意图Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｅｔｕｐ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎａｂｌｅ ｅｒｂｉｕｍ－ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ当把ＭＭＦ缠绕在偏振控制器上，并适当旋转偏振控制器的角度时，可利用三个光纤环的旋转产生对光纤的应力，改变多模光纤长度，同时调整与波长相关的腔内损耗，使某些模式的光减弱，另一些模式的光加强。
这样就导致多模光纤所传输各模式的光产生不同的损耗。
当光再由多模光纤进入单模光纤（ＳＭＦ２）时，在多模到单模的熔接点处，多模光纤出射端面上只有部分光强较大模式的光可以进入单模光纤传输，单模光纤起到了空间滤波的作用［９，１０］。
这样就组成了一个简单的单模－多模－单模结构滤波器。
采用双程后向结构组成的放大自发辐射（ＡＳＥ）光源作为宽带光源观测滤波器的滤波特性。
实验发现，调整缠绕ＭＭＦ的偏振控制器ＰＣ２时，由于ＭＭＦ中多个模式同时传输，模式之间存在能量竞争。
通过调整偏振控制器的状态，随着各波长之间的能量转化，可使滤波器的滤波特性不断发生变化。
当ＰＣ２调整到某一角度时，在１４５０～１５１０ｎｍ范围出现较明显的滤波特性，如图２（ａ）所示，此时在图２滤波器的滤波特性Ｆｉｇ．２Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ０８１４００６－郝艳萍等： 基于多模光纤滤波器的可调谐掺铒光纤激光器１５１０～１６００ｎｍ波长处滤波特性不明显。
再适当调整偏振控制器到某一角度，在１５４０～１６００ｎｍ范围内多个波长处出现较明显的滤波特性，如图２（ｂ）所示。
实验同时发现，随着抽运功率的增加，滤波器的滤波特性逐渐加强，滤波效果较明显。
该滤波器可以通过优化多模光纤长度，适当调整偏振控制器角度，减小焊接损耗来进一步提高滤波特性。
３ 实验结果和分析３．１ 可调谐单波长激光输出激光器阈值为８．５９ｍＷ，进一步增加抽运功率到４７．５ｍＷ时，通过调整腔内偏振控制器ＰＣ１，ＰＣ２的状态，激光器的输出波长在１５４２～１５６０ｎｍ范围内连续可调，图３为实验所得不同输出波长处的激光光谱图。
由图３可见，激光器调谐范围为１８ｎｍ，所得单波长的边模抑制比大于４０ｄＢ，当光谱仪分辨率为０．０１ｎｍ时，测得单波长激光的３ｄＢ线宽为０．０９６ｎｍ，如图４所示。
激光器调谐范围较小，若适当选择多模光纤长度，优化腔结构，调整偏振控制器，预测可以增加调谐范围，得到１５３０～１５６０ｎｍ处单波长可调谐输出，即得到Ｃ波段的可调谐波长输出。
图３单波长激光输出光谱Ｆｉｇ．３Ｏｕｔｐｕｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌａｓｅｒ图４单波长激光的３ｄＢ线宽输出Ｆｉｇ．４Ｏｕｔｐｕｔ ３ｄＢ ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌａｓｅｒ３．２ 可调谐多波长激光输出研究发现，进一步增加抽运功率到７１．５ｍＷ时，通过适当调整偏振控制器ＰＣ１，ＰＣ２的状态，可得到双波长（如图５，６所示）、三波长（如图７所示）激光输出。
研究同时发现，对于可调谐的多波长激光器，通过调整偏振控制器的状态，可实现波长间隔及输出中心波长可调。
比较图５～７可知，在一定抽运功率下，由于模式竞争能量的转移，从单波长调谐到多波长的过程中，多波长平均峰值功率明显低于单波长峰值功率，而且波长数越多，峰值功率越小。