本文基于非线性光环形镜锁模的掺铒光纤激光器,通过调节偏振控制器,实现了输出锁模脉冲类型可调。本文给出了三种调谐状态:传统孤子锁模脉冲输出,脉冲宽度1.16 ps;双峰结构光谱的脉冲输出,双峰位于1 555 nm和1 575 nm两个波段附近,且通过调节偏振控制器的偏振角度,在光谱中心波长附近可微调;实现了类噪声锁模脉冲输出,当泵浦功率400 mW时,类噪声脉冲重复频率为3.73 MHz,脉冲能量3.47 nJ,脉冲的基底宽度为129 ps,脉冲尖端宽度为0.86 ps。对不同应用领域给出了灵活的选择途径。
非线性光环形镜 ‘8’字形腔 类噪声 孤子锁模 双折射滤波 nonlinear optical loop mirror ‘8’ fiber Laser noise-like soliton mode-locking birefringence filtering
1 中国科学院电子学研究所高功率气体激光技术部， 北京 100190
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院， 北京 100049
3 北京大学附属中学， 北京 100080
实验研究了内表面未镀膜的碱金属蒸气室窗口片的标准具效应对激光输出的影响。研究结果表明：蒸气室两个内表面作为激光输出面时的光斑图样不同，且均伴随有寄生光斑; 蒸气室窗口片之间的楔角导致了寄生光斑的产生。将激光器在不同输出耦合率下阈值的实验结果和理论结果进行比较，验证了碱金属蒸气室内表面未镀膜时具有标准具效应，存在多次反射; 仅碱金属蒸气室作为输出耦合镜时,标准具效应是输出光斑的主要机制,此时获得了1.8 W的铷激光，其光光效率为10.2%，斜率效率为15.8%。
激光光学 半导体抽运碱金属激光器 铷蒸气 蒸气室窗口片 寄生光斑
Author Affiliations
Abstract
College of Applied Sciences, Beijing University of Technology, Beijing, 100124, PR China
We experimentally demonstrate a cascaded Raman scattering continuum, utilizing a compact mode-locked Yb-doped fiber laser based on a nonlinear polarization rotation technique in the all normal dispersion regime. There is no physical filter or polarization controller in the oscillator, and a different mode-locked operation is achieved, corresponding to the extra fiber location in the oscillator. The broadband spectrum generation owes to the enhanced stimulated Raman scattering progress. The maximum output average power and peak power are 14.75 nJ and 18.0 W, and the short coherence light is suited for optical coherence tomography.
140.3510 Lasers, fiber 140.3550 Lasers, Raman 140.4050 Mode-locked lasers Chinese Optics Letters
2017, 15(7): 071408
1 中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室，长沙 410083
2 中南大学 机电工程学院，长沙 410083
为了研究半导体激光器与单模光纤在采用球透镜耦合方式的封装过程中不同耦合参量对耦合效率的影响，建立了半导体激光器与单模光纤通过球透镜耦合的光传输模型。基于ABCD矩阵和高斯光束与单模光纤耦合理论，计算了半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合效率，以光功率下降0.5dB为评判标准，给出了在透镜半径为0.5mm时的各参量容忍度。采用蒙特卡洛分析方法，结合耦合效率计算模型，模拟仿真了各参量满足正态分布时的耦合效率分布状况。结果表明，能达到的最大耦合效率为0.616，最大概率耦合效率为0.585，参量区间缩小一半对耦合效率的提升较明显，但进一步缩小参量区间对耦合效率的提升不明显。此研究方法对激光器件封装过程中的对准单元精度选取与耦合效率预估具有指导意义。
激光器 耦合效率分析 蒙特卡洛 球透镜耦合 封装 lasers coupling efficiency analysis Monte Carlo ball lens coupling package
中南大学 现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室， 湖南 长沙 410083
文章基于单模阵列光纤与平面光波导对准的理论模型，对在精确对准过程中常见的两种位置搜索法(爬山法和模式搜索法)进行了仿真模拟实验。仿真实验证明模式搜索法可以更快地搜索到最大光功率值，算法收敛性明显好于爬山法。
精确对准 爬山法 模式搜索法 precision targeting hill climbing method patter search method
中南大学 现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室，长沙，410083
基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真，分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射，并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗，结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察，则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.
有限元 平面光波导 光弹效应 光束传播法 Finite element method Planar optical waveguide The photo-elastic theory Beam propagation method
中南大学 现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室，长沙 410083
设计了一种基于遗传算法的集成光子器件自动对准方法.该算法克服了对准搜索中的早熟现象,改善了简单遗传算法搜索后期收敛速度慢的缺陷.仿真实验表明，在平面光波导与单模光纤自动对准过程中，该改进的遗传算法平均检测207个空间点时达到了0.01 dB的对准功率损耗.
光波导技术 遗传算法 平面光波导 单模光纤 Waveguide technique Genetic algorithm Planar optical waveguide Single mode fiber
国防科技大学,机电工程与自动化学院,长沙,410073
建立了保偏光纤熔锥区截面的有限元模型,基于热-结构-电磁多物理场耦合有限元方法,分析了保偏光纤熔锥区的传输特性.给出了热应力导致的保偏光纤应力双折射及折射率变化曲线;分析了随着拉伸长度的增加,传输模式的转换以及传播常量的变化;分析了随着芯径的减小,应力区对电磁场分布的影响.
保偏光纤 耦合器 熔锥区 传输模式 有限元方法
国防科技大学,机电工程与自动化学院,长沙,410073
应用光波导理论分析了保偏光纤的POL定轴方法的基本原理.根据熊猫型保偏光纤的折射率分布模型,采用光束传播方法对影响熊猫型保偏光纤POL曲线分布的各种因素进行了仿真研究,包括不同观测平面、不同折射率分布(匹配型或非匹配)、是否加匹配液等因素.通过仿真结果与实验观测结果以及保偏光纤与单模光纤仿真结果比较,表明了理论分析与仿真方法的可行性.
保偏光纤 偏振轴 POL法 BPM算法
国防科技大学机电工程与自动化学院, 长沙 410073
熔锥型保偏耦合器的传输特性决定了其光学原理与功能的实现。为了从理论上分析各参量对保偏耦合器传输特性的影响,基于热结构电磁多物理场耦合理论,建立了熔锥型熊猫光纤耦合器双锥模型,应用有限元法,分析了各参量对熊猫光纤耦合器传输特性的影响。结果表明应力区与包层折射率差影响耦合区纵向电磁场的分布,折射率差越大,纵向电磁场分布的变形也越大；HEx11模和HEy11模的传播常量对偏振主轴角度差不敏感,偏振主轴角度差是通过耦合系数进而影响保偏光纤耦合器的消光比的；HEx11模的传播常量对熔锥的熔锥区横截面椭圆率比较敏感,横截面椭圆率变化6.67%时Δβx11变化0.14%,计算结果表明当熔锥区横截面椭圆率为0.56时可获得较高性能的耦合器。
光纤元件 保偏耦合器 有限元 传输特性 熔锥
