1 长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
主振荡功率放大（main oscillation power amplification, MOPA）结构由于其光束质量良好和参数可调的优点，已成为高功率光纤激光器的主流设计之一。为了改善高功率掺镱光纤激光器（ytterbium-doped fiber laser, YDFL）的输出性能，提高系统的光-光转换效率，文中报道了一台基于915 nm泵浦激光器和双包层掺镱光纤（ytterbium-doped fiber, YDF）的MOPA结构全光纤高功率激光器。该高功率光纤激光器由电调制激光二极管（laser diode, LD）泵浦的种子激光器和掺镱光纤放大器（ytterbium-doped fiber amplifier, YDFA）组成。连续光（continuous wave, CW）工作模式下，激光种子源经过YDFA后，实现了中心波长为1 069.96 nm的激光输出，最大平均输出功率可达945.9 W，MOPA激光器整机的斜率效率高达74.12%，具有良好的稳健性。该研究方案对研制高功率MOPA光纤激光器具有参考意义。
光纤激光器 掺镱光纤 主振荡功率放大 连续光 fiber laser ytterbium-doped fiber main oscillation power amplification continuous wave
1 长春理工大学 光电工程学院 空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院 光学工程系，吉林 长春 130022
基于无波分裂脉冲产生的平坦超连续谱被报道。笔者采用非线性偏振旋转（NPR）作为锁模方法来实现耗散孤子脉冲和无波分裂脉冲的切换输出。在0.3 W的泵浦功率下，获得了耗散孤子脉冲。脉冲宽度为5.8 ps，脉冲间隔为54 ns，与11.05 m的腔长一致，信噪比为55 dB，压缩后的脉冲宽度为0.61 ps。值功率可以被提升到1.18 kW。通过适当调整腔偏振态和增加泵浦功率，耗散孤子可以演化为无波分裂脉冲。随着泵浦功率的提高，脉冲宽度从11.7 ps增加到20.2 ps，几乎增加了两倍。经过计算，时间带宽积从23.9增加到53.43。较大的啁啾可以抵抗非线性相移的影响，从而避免脉冲分裂。无波分裂脉冲的脉冲能量可以提高到3.89 nJ，是耗散孤子脉冲能量的五倍。随后，使用耗散孤子和无波分裂脉冲作为种子源去获得超连续谱。结果表明，在锥形高非线性光纤中，无波分裂脉冲产生的超连续谱范围和平坦度均优于耗散孤子脉冲。基于耗散孤子脉冲和无波分裂脉冲产生的超连续谱范围为1 400~2 000 nm，覆盖了S波段、C波段、L波段三个主要通信波段，20 dB带宽分别为310.3 nm和426.4 nm。这项工作将有助于高能量脉冲光纤激光器的发展，并提高其在超连续谱产生和光通信领域的潜在应用。
超连续谱 非线性偏振旋转 耗散孤子 无波分裂脉冲 平坦度 supercontinuum nonlinear polarization rotation dissipative soliton wave-free breaking pulse flatness 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220745
1 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此，提出一种基于受激布里渊散射（SBS）的可调谐光电振荡器（OEO）。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器，利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大，通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化，从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明，所设计的OEO可以实现频率范围为10.13~10.65 GHz的信号输出，可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器，无偏压输入器件的引入，这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz，功率变化小于1.15 dB。
光学器件 光电子学 微波光子学 受激布里渊散射 光电振荡器 频率可调谐 光学学报
2023, 43(11): 1123002
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130012
作为浮游植物体内主要色素的叶绿素a能够指示水体富营养化的程度, 因此准确地获取与预测叶绿素a浓度可为保护海洋环境提供依据。 以中分辨率成像光谱仪获取的遥感影像作为数据源, 将同一水域的叶绿素a浓度图像作为相对真值, 采用卷积神经网络建立遥感反射率与叶绿素a浓度之间的关系模型, 进而实现对海洋叶绿素a浓度的反演。 首先, 对2020年全球海洋反射率数据(波段组合为412, 469, 488, 547和667 nm)和叶绿素a浓度数据进行倍数放大、 对数变换等预处理。 其次, 从中截取2020年1月太平洋与印度洋交界处的水域影像作为数据集, 并将其划分为训练集和验证集, 构建与训练海洋叶绿素a浓度的卷积神经网络反演模型, 以决定系数(R2)、 均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)作为评价指标, 优化反演模型。 最后, 使用2020年1月-12月的叶绿素a浓度数据作为测试集, 验证模型的反演精度。 结果表明, 构建的反演模型R2=0.930, RMSE=0.132, MAE=0.103, 证明模型给出的叶绿素a浓度的反演结果与真值具有较高的一致性, 能够应用于基于遥感影像进行全球海洋叶绿素a浓度的反演研究。
卷积神经网络 遥感影像 叶绿素a 反演 Convolutional neural networks Remote sensing image Chlorophyll-a Inversion
长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
当超短脉冲进入高非线性光纤时，在色散和非线性效应的共同作用下，脉冲频谱中会产生一些新的频率分量，使得输出频谱比输入频谱宽得多。这种光谱被称为超连续谱。超连续谱光源具有光谱范围宽、方向性好、亮度高、空间相干性好等优点。在锁模激光器中，传统孤子、耗散孤子和类噪声脉冲可以作为种子源产生超连续谱。文中，笔者建立了一个NPR被动锁模光纤激光器来产生脉冲激光。然后，添加一段DCF以补偿腔中的色散，从而产生耗散孤子。同时，通过调节腔内PC，可以实现束缚态和耗散孤子的状态切换。输出脉冲经10 m单模光纤压缩后注入部分拉锥后的高非线性光纤以产生超连续谱。实验中，我们得到了脉宽为5.6 ps、重复频率为32 MHz、信噪比为52 dB的耗散孤子锁模脉冲，压缩后的脉冲宽度为868 fs，用作超连续谱产生。超连续谱的覆盖范围约为1200~2200 nm，其20 dB谱宽为357 nm。通过调节偏振控制器，实现耗散孤子脉冲与束缚态脉冲之间的切换，束缚态脉冲持续时间为1.4 ps，脉冲间隔为14 ps，信噪比为51 dB，产生1600~1870 nm的超连续光谱，20 dB的光谱宽度为135 nm。
超快激光器 被动锁模 超连续谱 耗散孤子 束缚态孤子 ultrafast lasers passively mode-locked supercontinuum dissipative soliton bound state soliton 红外与激光工程
2022, 51(7): 20220035
1 杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018
2 长春理工大学空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
在传输矩阵理论推导与实验验证的基础上，提出了一种通道间隔可切换的全光纤梳状滤波器。该滤波器基于双Sagnac环滤波结构，是两个Lyot滤波器的并联。滤波器的两条支路分别由偏振控制器(PC)和不同长度的保偏光纤(PMF)组成，可通过调节PCs，控制光进入PMF时的偏振态，实现通道间隔切换和消光比调谐。其中，通道间隔分别由两支路上的PMFs特性决定，通过改变PMFs的长度和双折射率，可得到不同的通道间隔可切换组合。在上述设计的基础上，增设了一个PC，经实验检验，滤波器的可调性得到了进一步提升。最后，实验证实了以此滤波器为基础构建的多波长光纤激光器( MWFL )在实现通道间隔切换方面的可行性。
光纤光学 梳状滤波器 传输矩阵 Lyot 滤波器 通道间隔可切换 中国激光
2022, 49(21): 2106002
