1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室，西安 710100
3 张江实验室，上海 201210
超窄带光纤布拉格光栅作为一种重要的无源光纤器件，可以作为优良的光学滤波器。首先在理论分析的基础上，模拟在光纤布拉格光栅制备过程中引入不同的不均匀紫外辐照，分析不同紫外光辐照分布函数下的光栅光谱性能，并采用逐点扫描紫外辐照法在不同的辐照不均匀条件下刻写光纤布拉格光栅。结果表明：紫外辐照的不均匀会极大地影响光纤光栅的光谱性能（带宽、矩形度及边模抑制比等参数），紫外辐照越不均匀，光纤光栅的3 dB带宽和25 dB带宽都越大，光谱矩形度变差，边模抑制比降低，光学滤波器的性能也更差。提出通过对切趾函数进行修正来补偿辐照不均匀的影响。采用该方法能补偿紫外光斑以及光路调整等带来的刻写误差，使得光纤光栅的谱型得到优化，将光纤光栅的边模抑制比提高到30 dB以上，满足光学滤波器的应用需求。
光栅 光纤器件 光纤布拉格光栅 光纤光栅制备 光学滤波器 中国激光
2023, 50(14): 1406002
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
2 大连理工大学，辽宁 大连 116033
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 张江实验室，上海 201210
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家级重点实验室, 陕西 西安 710100
提出了一种利用局域温度控制的高精度相移控制技术制备多相移光纤光栅滤波器的方法。首先,分析了多相移光纤光栅中相移量和相移位置的误差对多相移光纤光栅滤波器的插入损耗、带宽和形状因子的影响,得到了高性能多相移光纤光栅制备所需的相移量精度(0.0029π)和相移位置精度(368 μm)。然后,实验证实了利用局域温度控制引入高精度相移(相移量精度为0.0007π,相移位置精度为30 μm)的可行性。最后,利用所提方法制备了多相移光纤光栅,并对其光谱进行了测试和理论仿真。结果表明,基于所提方法制备的多相移光纤光栅滤波器的频率响应接近理论仿真下的理想滤波器特性,插入损耗约为0.5 dB,3 dB带宽约为366 MHz,20 dB带宽约为972 MHz,形状因子约为0.38。所提制备多相移光纤光栅滤波器的方法精确、简单、经济,没有对光纤光栅的结构造成永久性的改变,具有相移量可擦除的优势,可进一步应用于制备新型可调谐光纤滤波器。
光纤光学 光纤器件 多相移光纤布拉格光栅 局域温度控制 光学滤波器 中国激光
2021, 48(16): 1606001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
将保偏全光纤环形谐振腔作为转移腔,实现了1550 nm参考激光器到1572 nm从激光器的频率稳定度转移,并研究了温度对光纤谐振腔长期稳定性的影响。理论和实验表明,仅通过压电陶瓷调谐腔长不能很好地实现频率稳定度转移。因此,提出用压电陶瓷快反馈和温控实现环形腔的稳定度转移,可使从激光器的频率稳定度在积分时间为1 s时的阿伦方差为2×10 -12,在积分时间为1000 s时的阿伦方差为5×10 -12。
激光光学 激光稳定性 频率稳定度 保偏全光纤环形谐振腔 转移腔 温度
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
理论分析了紫外准分子激光相位掩模法刻写光纤布拉格光栅时相位掩模板干涉场的形式以及对比度特征,并结合干涉光场对比度与光纤光栅折射率调制度的关系,通过实验证明了随着光纤与相位掩模板距离的增加,相位掩模板形成的干涉光场对比度会越来越低,这种对比度的降低导致了光纤布拉格光栅损耗的增加。进一步的分析显示:非±1级衍射能量的增加、紫外光束斜入射角度增加、紫外激光时空相干性的恶化等因素也会导致干涉场对比度降低,因此实验上要尽量避免这些不利因素的影响。该研究结果对高功率FBG刻写装置的光源、相位掩模板的选择以及光路调试等具有重要的指导意义。
光纤光学 光纤布拉格光栅 相位掩模板 干涉光场
1 国防科技大学前沿交叉学科学院， 湖南 长沙 410073
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心， 上海 201800
高功率光纤振荡器的结构简单、稳定性好，在工业加工领域有着广泛的应用。2014年以来，全光纤振荡器的输出功率从2 kW迅速提升到4 kW以上。2017年8月，日本滕仓公司报道了输出功率为4 kW的全光纤振荡器。2017年7月，国防科技大学利用全国产且纤芯、内包层直径分别为25 μm和400 μm的大模场光纤光栅，采用单端抽运方式实现了输出功率大于2.7 kW的全光纤振荡器。2018年1月，国防科技大学基于该光纤光栅，并采用双端抽运结构，实现了输出功率大于5.2 kW的全光纤振荡器。
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, Changsha 410073, China
3 Hunan Provincial Collaborative Innovation Center of High Power Fiber Laser, Changsha 410073, China
4 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
With the increasing output power of the monolithic fiber laser oscillators, the stimulated Raman scattering (SRS) effect becomes one of the main limitations of power scaling. Employing fiber with a larger mode area is an effective technique to mitigate the SRS, but, for the monolithic fiber laser oscillators, the difficulty of the inscription of the high-reflection fiber Bragg gratings (FBGs) increases with the fiber mode area. In this work, we demonstrated a high-power monolithic fiber laser oscillator based on the home-made large mode area FBGs and ytterbium-doped fiber (YDF) with 25 μm core diameters. A maximum output power of 4.05 kW is achieved at the central wavelength of ～1080 nm with a total 915 nm pump power of ～6.7 kW. At the operation of 4.05 kW, the intensity of the Raman Stokes light is ～25 dB below the signal laser, and the beam quality (M2-factor) is ～2.2. To the best of our knowledge, this is the first detailed report of the monolithic fiber laser oscillator with an output power beyond 4 kW.
140.3510 Lasers, fiber 140.3615 Lasers, ytterbium Chinese Optics Letters
2018, 16(3): 031407
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种在线同步监测光纤布拉格光栅(FBG)损耗与折射率增长的方法,深入分析FBG的损耗特性在刻写时的演变过程,实验结果显示FBG的损耗系数α随耦合系数κ线性增长。为了优化FBG的损耗性能,采用损耗-耦合斜率系数α/κ衡量FBG损耗特性,结果表明:增加光纤与相位掩模板距离和使用0级衍射光衍射效率更强的相位掩模板均会使FBG的损耗-耦合斜率系数更大,这可能是与耦合系数无关的背景折射率增加所致;而且相比于载氢,采用载氘增敏方式可使FBG在1550 nm附近的损耗-耦合斜率系数下降50%以上。
光纤光学 光纤光栅 损耗测量 相位掩模板 光纤增敏
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
研制了1550 nm波段的窄线宽、低噪声混合集成外腔半导体激光器,将保偏光纤布拉格光栅(FBG)作为反馈元件与半导体增益芯片进行耦合,并利用FBG斜边处的大群时延特性将半导体激光器的线宽压窄。所得到的蝶形封装激光器原型器件实现了稳定的单纵模、单偏振激光的保偏输出,在1 kHz处积分线宽为15.9 kHz的输出功率≥30 mW,洛伦兹线宽为4.85 kHz,本征线宽为4.06 kHz,相对强度噪声≤-155 dB·Hz
-1@1 MHz,偏振消光比>25 dB,无跳模电流调谐范围≥8 GHz,无跳模温度调谐范围≥14 GHz,6 h功率稳定度为1.7%,频率漂移量<50 MHz。
激光器 外腔半导体激光器 窄线宽 保偏光纤布拉格光栅 蝶形封装
