非线性偏振旋转在光纤激光器中的应用研究

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光纤激光器的偏振态变化

光纤激光器的偏振态变化

光纤激光器的偏振态变化光纤激光器是一种利用光纤作为放大介质的激光器,其波长范围广、功率大、激光质量好、激光器表现优良等特点,被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。

而光纤激光器的偏振态变化是光纤激光器中一个重要的研究课题。

偏振态对于光纤激光器的性能和应用有着重要的影响,因此对光纤激光器的偏振态变化进行深入的研究具有重要的意义。

一、光纤激光器的偏振态光纤激光器是一种将光纤作为激光放大介质的激光器,一般来说,光纤激光器的输出光可以是不同偏振态的。

简单来说,光的偏振是指光在空间中传播时电磁场向某一特定方向振动的性质。

偏振态是描述这个振动方向的物理量,用于描述光的偏振状态。

而光纤激光器的偏振态通常可以分为两种:线偏振和随机偏振。

其中,线偏振是指光的振动方向固定,随机偏振是指光的振动方向不固定。

在光纤激光器中,产生线偏振的原因主要是光纤的几何形状和材料的各向异性。

在光纤激光器中,如果光线偏振方向沿着长轴方向,则称为光的快轴方向;如果光的线偏振方向沿着慢轴方向,则称光的慢轴方向。

在光纤激光器中,快轴和慢轴对应的折射率一般是不同的,这样导致光的快轴和慢轴传播速度也不同。

二、光纤激光器偏振态变化的影响因素光纤激光器的偏振态受到许多因素的影响,主要包括光纤的几何形状和材料的各向异性,以及外界环境因素等。

光纤激光器的几何形状和材料的各向异性是最主要的影响因素。

在光纤激光器中,光线偏振方向沿着长轴方向的光纤称为快轴光纤,光线偏振方向沿着短轴方向的光纤称为慢轴光纤。

而快轴光纤和慢轴光纤的折射率一般是不同的,这样导致光的快轴和慢轴传播速度也不同。

因此,光纤激光器中的偏振态主要是由于光在光纤中的快轴和慢轴传播速度不同引起的。

此外,外界环境因素也会对光纤激光器的偏振态产生影响。

例如,光纤激光器的温度、压力、应力等因素都会对光纤的几何形状和材料的各向异性产生影响,从而影响光的偏振态。

三、光纤激光器偏振态变化的研究方法目前,研究光纤激光器偏振态变化的方法主要包括理论模拟和实验验证两种。

npr光纤锁模波长

npr光纤锁模波长

npr光纤锁模波长NPR光纤锁模波长光纤锁模激光器是一种基于光纤技术的激光器,它具有高功率、窄线宽和稳定输出等优点,被广泛应用于光通信、激光雷达和光学测量等领域。

而NPR(Nonlinear Polarization Rotation)光纤锁模波长则是指在光纤锁模激光器中,通过非线性极化旋转技术实现的波长选择。

在传统的光纤锁模激光器中,常使用光纤光栅或其他光谱滤波器来实现波长选择。

然而,这种方式存在着一些限制,比如调谐范围狭窄、调谐精度有限等问题。

而NPR光纤锁模波长则通过利用非线性极化旋转效应,可以实现更宽广的波长选择范围和更高的调谐精度。

NPR光纤锁模波长的实现原理是利用光纤中的非线性极化旋转效应。

当一束光经过一段光纤时,由于光纤的非线性特性,光的偏振状态会发生旋转。

而当光脉冲的功率足够大时,非线性极化旋转效应会引起频率差异,从而实现波长的选择。

具体来说,NPR光纤锁模激光器中通常包含了一个非线性光纤和一个偏振控制器。

非线性光纤用于产生非线性极化旋转效应,而偏振控制器则用于调节光的偏振状态。

通过调节偏振控制器的参数,可以实现对光的偏振状态和频率的调谐,从而选择特定的波长。

NPR光纤锁模激光器在波长选择上具有很大的灵活性和精确性。

它可以实现连续的波长调谐,并且可以选择窄线宽的激光输出。

此外,由于NPR光纤锁模波长的实现是基于非线性效应,因此它对光纤的色散特性不敏感,可以避免由色散引起的波长漂移问题。

NPR光纤锁模波长在光通信领域有着广泛的应用。

它可以用于光纤传输系统中的波长选择和光谱整形,实现高速、高容量的光通信。

同时,NPR光纤锁模波长还可以用于光纤传感器中,实现对光纤中的温度、应力、压力等物理参数的测量。

NPR光纤锁模波长是一种基于非线性极化旋转效应的波长选择技术。

它具有广泛的应用前景,在光通信、光学测量和光学传感等领域都有着重要的作用。

随着光纤技术的不断发展,相信NPR光纤锁模波长会在未来发挥更大的作用,推动光纤激光器的性能和应用的进一步提升。

光纤激光器的偏振态变化

光纤激光器的偏振态变化

光纤激光器的偏振态变化
光纤激光器的偏振态可以随着外界环境和工作条件的变化而发生改变。

以下是一些可能导致光纤激光器偏振态变化的情况:
1. 温度变化:光纤激光器的工作温度对其偏振态有重要影响。

温度变化会使光纤中的材料产生热应力,进而影响光的传播路径,导致偏振态变化。

2. 机械应力:光纤激光器经过长时间使用或受到外界机械应力作用时,光纤中的应力也会发生变化,进而影响光的传播方向和偏振态。

3. 激光器组件磨损:光纤激光器的组件如输出端窗口、光纤连接件等可能会因磨损而导致光的偏振态变化。

4. 外界固有偏振:当外部光传入光纤激光器时,如果其偏振与激光器原有偏振不同,可能会导致光纤激光器的偏振态发生变化。

5. 光纤激光器内部非线性效应:一些非线性光学效应如自由载波混频和拉曼散射等可能会导致光纤激光器的偏振态变化。

为了稳定光纤激光器的偏振态,可以采取一些措施,如控制工作温度,减小机械应力,定期检查和更换组件,以及使用必要的偏振控制器等。

Er 3+-Yb 3+共掺杂光纤环型腔被动谐波锁模激光器

Er 3+-Yb 3+共掺杂光纤环型腔被动谐波锁模激光器

阶 谐 波 锁 模 两 种 稳 定 的 锁 模 运 转 状 态 。其 中连 续 基 波 锁 模 重 复 频 率 1 . 9M Hz 中 心 波 长 为 1 5 7r 光 谱 5 8 , . 5 i m,
宽 度 为 9 9n . m。二 阶谐 波 锁 模 重 复率 为 3 . 9MHz三 阶 谐 波 锁 模 脉 冲 重 复 率 为 4 . 9M Hz 观 察 到 了 调 Q 1 7 , 6 9 。

要 : 报 道 了 E 一 ” 共 掺 杂 光 纤 作 为增 益 介 质 的 环 型 腔 光 纤 激 光 器 。利 用 光 纤 的 非 线 性 偏 振 旋 r Yb
转 效 应 产 生 可 饱 和 吸 收 体 的 锁 模 机 制 , 过 调整 泵 浦 功 率 , 节 偏 振 控 制 器 的 状 态 , 现 了连 续 基 波 锁 模 和 高 通 调 实
E 3 - b+共掺 杂 光 纤 环 型 腔 被 动谐 波锁 模 激 光 器 r+ Y 3
向望华, 李 楠, 崔 字, 任 芳, 白扬博 , 张贵 忠
( 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 3 0 7 ) 天 0 0 2
阶谐波 锁模 , 不仅 观察 到 了稳 定 的二 阶 、 阶谐 波脉 冲序 列 , 三 而且 在示 波器 上观 察到谐 波 的相互 转 换 、 成过 程 形 和 更高 阶的不 稳定 谐波 序列 脉 冲 ; ・ 与此 同时还实 现 了 Q 调制 锁模 和 Q 调制 脉 冲运转 。文 章介 绍 了这些 实验结 果 并简单 地分 析 了两种 锁模 原理 。
器 , r+ Yb 共掺 杂光 纤是其 中重要 的一 种 。 E3 _ 。

利用非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器

利用非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器

偏振 旋转诱 导 的强度 相 关 非均 匀损 耗有 效 地抑 制 了均 匀加 宽增 益介 质掺 铒 光 纤 中的模 式竞 争 , 光 使 纤 激光 器在 室温下 产 生稳 定 的 多波 长输 出。其 中利 用保 偏 光 纤和偏 振相 关隔 离器组 成 的等效 L o 双 yt
折 射光 纤 滤波 器作 为 波长选择 器件 , 滤波 器可 以通过 选择 合 适 的双折 射光 纤 长度 改 变波长 间 隔 , 该 调 节 偏振 控 制 器改 变偏 振 态 实现 对 波长 的精 密调 谐 。 实验 采 用 1 m 长 的保 偏光 纤 (MF , 到 了波 长 0 P )得
T e itni — e e d n n o g n o sls n u e y n nie rp l iain rtt n ( R)wa p l d h ne s y d p n e tih mo e e u o sid c d b o l a oa z t oai t n r o o NP sa pi e
adNo e o waeT c n lg , i j nvri fT cn lg , ini 0 3 4 C ia n v lS f r eh oo y Ta i U iesy o eh oo y T aj 3 0 8 , hn) t nn t n
Ab t a t sr c :A u b e m u t— v ln t r i m - o e b r ls r wih u o 1 a ee ghs wa r p s d. tna l liwa ee g h eb u d p d f e a e t p t 7 w v ln t s p o o e i
( y L b rt r fF l E e t nc n mmu iain D vc s Ke a o aoy o i m l r isa d Co co nc t e ie ,Ke a o ao fI t l e t mp t g o y L b rt r o ne i n y lg Co ui n

非线性偏振旋转锁模掺铥光纤激光器脉冲动力学研究

非线性偏振旋转锁模掺铥光纤激光器脉冲动力学研究

摘要近些年,光纤激光器的研究逐渐往长波长方向发展,其中掺铥光纤激光器能够输出波长在2 μm附近的激光,受到了广泛的关注。

掺铥光纤激光器中锁模技术是产生超短脉冲的重要条件,尽管被动锁模光纤激光器可以实现不同的锁模脉冲,但在丰富而复杂的非线性动力学驱动下,可以通过控制光纤谐振腔中的色散、非线性、光纤增益和元件损耗等参数来发掘一些特殊形状的脉冲或脉冲的其他特征。

本文以非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation, NPR)锁模掺铥光纤激光器为实验平台,色散管理为基础,系统研究了不同色散被动锁模光纤激光器脉冲的动力学特性,主要的工作内容如下:1. 首先,搭建了负色散NPR锁模掺铥光纤激光器,获得一种重复频率为19.8 MHz,信噪比为56 dB,中心波长在1984.74 nm附近的特殊形状的类h型脉冲。

不同于传统孤子,该脉冲鲜有报道,单脉冲能量为6.7 nJ,打破了传统孤子面积理论的限制。

脉冲在形状上类似字母“h”,称为类h型脉冲。

进一步演化分析发现,类h型脉冲特征上与耗散孤子共振脉冲相似,随着泵浦功率的增加,脉冲会展宽,脉冲持续时间长、无波裂、能量高。

2. 然后,基于高数值孔径(Ultra-High Numerical Aperture, UHNA7)光纤为色散补偿光纤,搭建了在零色散和正色散NPR锁模掺铥光纤激光器。

当激光器工作在零色散附近的反常区域,实验获得了光谱宽度为24.3 nm,信噪比为43 dB,重复频率为6.88 MHz的类噪声锁模脉冲。

通过脉冲的演化分析,发现类噪声锁模脉冲可以发生分裂产生谐波锁模脉冲,说明类噪声脉冲并非可以无限增加能量,在一定条件下脉冲也会分裂。

当激光器工作在正色散区域,实验获得了耗散孤子共振脉冲的输出。

该脉冲是由高斯型演化成平顶的矩形脉冲,脉冲的重复频率为 5.16 MHz,信噪比为51 dB。

实验验证了脉冲会随着泵浦功率的增加发生展宽,并未出现脉冲分裂,表明在正色散下,该脉冲能够容忍更高的非线性效应,可以实现更高能量的脉冲输出。

非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器自动锁模电路

非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器自动锁模电路

o n l i n e a u t o ma t i c mo d e — — l o c k c i r c u i t wa s d e s i g n e d t o a d j u s t t h e l a s e r i n r e a l t i me t o g e t a s t a b l e mo d e —
第 2 l 卷
第 1 2期
光 学 精 密 工 程
Opt i c s a n d Pr e c i s i on Eng i n e e r i n g
V o1 . 21 NO.1 2
De e .2 01 3
2 O 1 3年 1 2月
文 章编 号 1 0 0 4 — 9 2 4 X( 2 0 1 3 ) 1 2 2 9 9 4 0 7
非线 性偏 振 旋 转 被 动锁 模 光 纤激 光 器 自动 锁 模 电 路
易 波, 贾 文, 徐 军 , 陈国梁, 梅 理
( 中国科学技术大学 物理学院, 安徽 合肥 2 3 0 0 2 6 )
摘要 : 针 对 基 于非 线 性 偏 振 旋 转 ( NP R) 原 理 的 被 动 锁模 光 纤 激 光 器 稳 定 性 差 和 不 能 自行 进 入 锁 模 状 态 的 问题 , 本 文 设 计 了 自动 锁 模 电路 , 用 于 对 激 光 器 进 行 实 时 调 控 以 获得 稳 定 的 锁 模 输 出 。该 项 设 计 利 用 高 速 光 电 探 测 器 ( P D) 将 NP R 被 动锁 模 光 纤 激 光 器 输 出的 光 信 号转 化 为 电脉 冲信 号 , 经过线性放大 、 整形处理后输 出至单片机进行 计数 ; 单 片 机 根 据 快 速 锁 模 判 定 算 法 判 断 该 激 光 器 的输 出状 态 , 并 自动 反 馈 调 节 加 装 在 光 纤 激 光 器 上 的 电 控 偏 振 控 制 器 ( P C ) , 从 而 实 现 激 光 器 的锁 模 稳 定 状 态 输 出 。实 验 结 果表 明 , 对于重复频率为 6 . 2 3 8 MHz的 N P R被 动 锁 模 激 光 器 , 自动 锁 模 电 路 能 够 在 6 ms内检 测 到 失 锁 状态 , 在最长 1 o . 2 4 S内 自动 搜 索 达 到 稳定 锁模 工作 状 态 。对 于 重 复 频 率 在 1 6 M Hz 以下 的 N P R被 动 锁模 激光 器 , 自动锁 模 电 路都 能 够 快 速 地 实 现 自行 启 动 或 将 启 动 后 因 故 失 锁 的状 态 调 节 回锁 模 状 态 , 达 到 预 先 的 设 计 要求 , 具 有结 构 简单 、 成本低 、 功耗低及性能稳定等优点。

光隔离器在光纤激光器中的应用优化

光隔离器在光纤激光器中的应用优化

光隔离器在光纤激光器中的应用优化随着科技的发展,光纤激光器在日常生活和工业生产中的应用越来越广泛。

作为光纤激光器中的重要组件之一,光隔离器在光纤激光器的性能优化中起着关键作用。

本文将重点讨论光隔离器的原理和在光纤激光器中的应用优化。

一、光隔离器的原理介绍光隔离器是一种利用非线性材料和磁光或电光作用实现单向传输的器件。

其主要原理是基于光的自旋和偏振方向不可逆转的特性。

通过光的偏振旋转和非线性材料的吸收特性,光隔离器能够将反射光的能量消耗掉,从而实现光的单向传输,起到隔离和保护光源的作用。

二、光隔离器在光纤激光器中的应用1.降低光纤激光器的噪声光隔离器在光纤激光器中的主要应用之一是降低激光器的噪声。

光隔离器能够有效地抑制光信号的回传和反射,减少因光路反射引起的光线干涉和噪声扩散。

这对于要求高精度和稳定的光纤激光器非常重要,可以提高激光器的输出质量和稳定性。

2.提高光纤激光器的效率光隔离器还可以提高光纤激光器的效率。

在激光器的输出过程中,一部分能量会被光路反射和回传消耗掉,从而降低激光器的效率。

通过使用光隔离器,可以避免反射光的反馈影响,保证光信号的单向传输,减少能量损失,提高光纤激光器的效率。

3.保护光纤激光器光隔离器还可以起到保护光纤激光器的作用。

光纤激光器中的激光发射器和激光放大器等关键部件对光信号反射和回传非常敏感,如果没有光隔离器进行保护,反射光会造成光源的退化和损坏,甚至会引发光学器件的损坏。

通过使用光隔离器,可以有效地隔离和消除反射光,保护光纤激光器的稳定性和寿命。

三、1.选择合适的光隔离器类型根据光纤激光器的具体需求和应用场景,选择合适的光隔离器类型是优化光纤激光器性能的重要步骤。

在市场上,存在着各种类型的光隔离器,如磁光光隔离器和电光光隔离器等。

根据不同的光纤激光器工作波长、功率以及信号特性等因素,选择适配的光隔离器,能够更好地发挥光纤激光器的性能。

2.优化光隔离器的安装位置在光纤激光器的光路设计中,合理安排光隔离器的安装位置也是提高性能的重要因素。

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非线性偏振旋转在光纤激光器中的应用研究摘要:对主动锁模和被动锁模以及主被动杂合锁模机制的结构原理及优缺点进行了分析比较,对光纤和半导体光放大器(SOA)中的非线性偏振旋转效应(NPR)及其在光纤锁模激光器中应用进行了调查研究,分析了使用外部光注入SOA充当调制器和利用SOA中NPR效应在光纤激光器中实现主被动锁模需要解决的关键问题。

关键词:非线性偏振旋转;半导体光放大器;主被动锁模;光纤激光器一. 课题的提出与研究的意义锁模光纤激光器能产生稳定的高重复频率超短光脉冲,是高速光纤通信系统中极具潜力的一种光源。

锁模光纤激光器按锁模方式分为主动锁模光纤激光器、被动锁模光纤激光器和主被动混合锁模光纤激光器等三大类。

主动锁模和被动锁模都有其各自的优缺点,为了让锁模光纤激光器在光通讯系统能更好的得到应用,提高光纤激光器的输出脉冲质量,采用主被动杂合锁模的方法具有非常重要的研究意义。

二. 本课题国内外的研究现状分析采用主被动锁模技术,大大改善了主动锁模光纤激光器的输出脉冲质量,成为研究的前沿课题。

主动锁模光纤激光器具有输出脉冲啁啾小、重复率高且输出功率较高的特点。

文献[1]中,彭璨等人报道了电吸收调制器(EAM)和半导体光放大器(SOA) 构成的主动锁模。

其中SOA 作为增益放大器件,在锁模脉冲形成过程中为腔内提供足够增益。

EAM是实现主动锁模的关键器件,在EAM上加正弦微波信号,利用其陡峭的调制曲线对腔内损耗进行调制以获得窄脉冲。

从实验结果比较,由EAM和SOA构成的锁模光纤激光器的短期和长期稳定性较铌酸锂调制器和EDFA组成的锁模光纤激光器为好,无需加任何反馈控制回路,其输出脉冲在连续6 h 内均可保持较小的时间抖动和幅度抖动(时间抖动在117 ps 以内,幅度抖动在6 %以内),输出光谱也相当稳定。

文献[2],王林,马晓红等人论述了主动谐波锁模掺铒光纤环形激光器(AHML-EDFL)。

LiNbO3作为强度调制器,通过改变调制器的调制参数来使得满足腔内谐振条件的某一边模振荡的模式损耗比其他所有模式损耗都低,致使该模的振荡幅度比其他模都要强些,由此造成输入到调制器上的光场主要是受到该边模所含有的调制频率谐波分量的幅度调制。

因而,通过调节调制器的调制参数来控制谐振腔中的模式损耗,以获得所需的高阶锁模脉冲序列。

通过实验与理论分析我们认为利用调制器的非线性特性,即它的频率变换功能来产生高阶脉冲是一种较好办法,它拓展了调制器的调制速率,使得调制器的调制性能更为丰富。

文献[3],于晋龙,马晓红等人报道了重复频率为20GHz、输出脉冲宽度为12.4ps、波长可调谐范围为16nm的注入锁模光纤激光器的实验。

该激光器具有稳定、对偏振不敏感、波长可调谐的优点,其基本原理是采用半导体光放大器作为调制器件,将高重复频率的窄光脉冲注入半导体光放大器中,利用半导体光放大器的交叉增益调制和自相位调制(SPM) 效应,对锁模激光器进行调制,得到高复速率、波长可调谐的窄光脉冲输出。

文献[4],华颖,于晋龙等人提出了一个新的全光时钟提取方案:首先在复用的过程中使相邻码的时间间隔不相等,获得不均匀复用信号。

然后将复用后的光脉冲信号作为调制信号注入到主动光纤锁模激光器。

当单路谐波分量与光纤锁模激光器的纵模相符合时,就可以提取到复用前的光时钟脉冲。

利用此方案,完成了从2×10GHz中提取10GHz和20GHz时钟的实验。

文献[5],张劲松,李唐军等人研究了主动有理谐波锁模激光器实验,文中采用σ形腔结构,靠光纤光栅来做反射镜并确定激射波长;与传统的线形主动锁模光纤激光器不同的是,在调制器的输入端还插入了一实验室自制的偏振控制器(PC)。

保证了激光在调制器中的单向传输,提高了稳定性。

此实验实现了锁模光纤激光器输出光脉冲重复频率对RF驱动频率的倍增,得到了重复频率10GHz~50GHz输出脉冲。

文献[6],吕捷,于晋龙等人报道了基于注入锁模光纤激光器进行全光时钟的提取实验。

其原理是首先从10Gb/s伪随机码信号中提取出波形很好的10GHz时钟信号,然后利用半导体光放大器的交叉增益调制(XGM) 和交叉相位调制(XPM) 特性,10GHz时钟信号直接注入半导体放大器中,调制光纤环形激光器腔内的损耗或相位,在腔长匹配的条件下形成锁模,得到高重复速率、波长可调谐的时钟脉冲输出。

实验成功地从40Gb/s伪随机码信号中提取出了40GHz时钟信号。

文献[7],Terji Durhuus,Benny Mikkelsen等人理论研究了基于半导体光放大器(SOA)的主动锁模光纤环形激光器。

分析了SOA主动锁模与线宽扩大因素的影响以及之间的关系参数,提出了一个常规SOA主动锁模光纤环形激光器和外部振幅调制器的分析模型,使用SOA作为增益介质,用在被动锁模激光器中利用可饱和吸收体进行时域分析的方法来分析主动锁模激光器。

文献[8],Can Peng,Minyu Yao等人介绍了相对于以前较先进的多切面光学放大器的动态模型,其密度分布在纵向和面反射,影响着信号产生非线性。

在这里,作者使用模型来研究互调失真和串扰,使用光学放大器,用实验测量的互调失真和串扰验证了该模型。

文献[9],L. Zhan,P. H. Wang等人报道了在光纤环形激光器中使用非线性偏振旋转技术产生振幅均衡的高阶任意分子的有理数谐波锁模(RHMLed)脉冲。

实验中使用非线性偏振旋转技术(NPR),对于变化的脉冲幅值分布进行修改分子的方法,有利于实现振幅均衡的高阶有理数谐波锁模。

结果表明当分子是3而不是1时,实验获得了高达10倍脉冲振幅一致的有理数谐波锁模脉冲序列。

文献[10],王肇颖,胡智勇等人报道了一种新型环形腔可调谐多波长光纤激光器,腔内以半导体光放大器为增益介质,利用高双折射光纤构成的高双折射环形镜的滤波特性;同时,高双折射光纤环形镜作为滤波器,放置在由SOA构成的环形腔光纤激光器内,得到了17 个以上的波长,并实现了这一组波长在50 GHz 范围内整体连续可调谐。

这是一种获得可调谐多波长输出的简单易行方法。

文献[11],戴科辉,张新亮等人提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。

半导体光放大器既是环形腔激光器的增益元件,又是引入环形腔增益周期性调制的元件,同时利用光环行器取代其中的一个耦合器将外部控制光脉冲引入环腔内,这样可减小环形腔内的损耗,获得更高的输出功率。

实验实现了10 GHz的三阶有理数锁模和20 GHz的谐波锁模,得到了高重复频率的超短光脉冲输出。

20 GHz的谐波锁模输出能够在40 nm范围内可调且超短光脉冲输出稳定,输出功率较大。

文献[12]是江光裕的硕士学位论文,文中建立了基于SOA非线性偏振旋转效应的谐波锁模光纤环形激光器理论模型,研究了在不同SOA注入电流情况下,SOA非线性偏振旋转效应对谐波锁模光纤环形激光器输出脉冲的波形、峰值功率、脉冲宽度的影响。

文献[13]是南开大学马宁的硕士学位论文。

文章重点在理论和实验方面研究了光纤调Q激光器和锁模光纤激光器。

对主动锁模光纤激光器进行了理论分析和实验研究,在主动锁模掺铒光纤环形腔激光器中实现了2.5GHz、5GHz的谐波锁模,并在2.5GHz的调制频率下获得了二、三、四阶的有理数谐波锁模脉冲。

文献[14],王肇颖,余震虹等在理论上分析了利用非线性光学环形镜作为等效可饱和吸收体压缩脉冲进行锁模的物理机制,由一个作为可饱和吸收体的非线性环形镜(NOLM)和作为主动锁模元件的电光调制器构成“8”字腔主被动锁模光纤激光器,在非线性光学环形镜中采用色散位移光纤,除了增大非线性之外,色散位移光纤降低了两束光在空间上的展宽,提高了它们在耦合器处的重叠率,从而获得最大的透射率,减小反射损耗,利用8字形主被动混合锁模的结构在调制频率2.498749 GHz下,在1.543μm处获得了12 ps的锁模脉冲输出。

三.锁模光纤激光器所谓锁模就是相位锁定,它是对激光束进行调制,使激光的不同振荡纵模具有确定的相位关系,从而使各个模式相干叠加得到超短脉冲。

锁模激光脉冲宽度可达10-11~10-14s,同时也具有较高的峰值功率。

3.1 主动锁模光纤激光器主动锁模光纤激光器主要是指在激光腔内插入主动调制期间或外界有相关脉冲注入,利用这些主动因素对激光腔内光波进行调制来实现锁模。

因而主动锁模方法又可以分为两类:振幅或相位损耗调制和同步锁模。

图1 主动锁模光纤激光器结构典型的主动锁模光纤激光器的结构如图1所示。

980nm或1480nm LD泵浦的掺铒光纤(EDF)、波分复用耦合器(WDM)、泵浦光源、LiNbO3相位或强度调制器(FM orAM Modulator)、光隔离器(Isolator)、偏振控制器(PC)、滤波器(Filter)和输出耦合器是谐振腔的基本组成部分。

环形腔内任何一个器件的都会对输出脉冲的性能产生影响。

腔内主动的锁模器件是一个高速LiNbO3调制器,它对光波的调制方式有两种:一种是振幅调制(损耗调制);另一种是相位调制。

调制器在正弦电压信号驱动下产生周期性的损耗或周期性的相位变化,这种周期性的变化与腔内循环的脉冲相互作用导致了锁模脉冲序列的产生。

由于LiNbO3调制器是偏振敏感元件,所以常在调制器前安置一个偏振控制器来调节入射到调制器的光场偏振态。

光隔离器被用来确保主动锁模掺铒光纤环形腔激光器处于单向运转,它也可消除某些光学元件上产生的反射波带给调制器的不利影响。

为了避免超模噪声,可在腔内插入延迟线。

其中有一种主动锁模激光器是利用光纤非线性效应,主要是XPM 效应来实现主动锁模,工作原理是用腔内的一段单模光纤作为一个相位调制器,当向腔内注入波长为λp的光脉冲序列时,该波长的光与光纤环形腔中波长为λs的信号光相互作用,形成交叉相位调制,由此对信号光λs产生周期性的相位调制,从而实现激光器的主动锁模。

目前,利用这种结构已成功地从40Gb/s 的信号脉冲中提取光时钟信号。

主动锁模激光器的优点主要体现在以下几个方面:(1)脉冲啁啾小,可以产生近变换极限的无啁秋脉冲;(2)重复频率高且可以控制,利用有理数谐波锁模技术还可以突破“电子瓶颈”的限制产生几百GHz的光脉冲;(3)输出波长的调谐范围大,几乎可以覆盖整个EDFA增益的范围;(4)输出脉冲峰值功率高并具有很高的信噪比,这一点对OTDM系统是非常有利的;(5)激光腔结构灵活,可以很方便的根据需要构成各种腔结构实现锁模运转。

但是,主动锁模光纤激光器的稳定性叫较差是制约其应用的一个主要因素,影响主动锁模光纤激光器稳定性的因素是多种多样的。

腔内光纤长度或折射率受环境影响发生变化、微波调制频率的漂移等会造成腔长与调制频率的不匹配,导致脉冲逐渐塌陷,这被称为激光器的长期不稳定性。

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