1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室，上海先进通信与数据科学研究院，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
2 中国计量科学研究院，北京 100029
3 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
4 东莞理工学院电信工程与智能化学院，广东 东莞 523808
5 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
6 浙江省引力波精密测量重点实验室国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
利用45°倾斜光纤光栅（45°-TFG）作为光纤型起偏器，搭建了一台高可靠性高稳定性的掺铒锁模光纤激光器，并以此为基础实现了重复频率和载波包络偏移频率的精确锁定。当泵浦功率为228 mW时，基于45°-TFG的锁模激光振荡器可实现3 dB光谱带宽为60.4 nm、脉冲宽度为68 fs的超短脉冲输出，在12 h内功率的均方根稳定性达到0.033%，且在较大的泵浦范围内均能维持较好的展宽锁模状态。经过自主搭建的非线性脉冲放大、超连续谱产生以及自参考拍频干涉光路，获得了信噪比为32 dB的信号。最后通过搭建基于锁相环的主动反馈控制电路，将和信号溯源至一台GPS时频系统，最终测得和信号归一化后在1 s门时间内频率稳定度为2.38×10-12和6.41×10-16。这是首次实现基于45°-TFG的光纤激光频率梳，表明了基于45°-TFG的锁模光纤激光器在实际应用中的潜力。
锁模光纤激光器 光纤光栅 非线性偏振旋转 光纤激光频率梳 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106005
1 华中科技大学光学与电子信息学院，下一代互联网接入系统国家工程研究中心，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学未来技术学院，湖北 武汉 430074
分布式光纤传感器以光纤作为传输和传感融合的介质，具有高灵敏、全分布、大尺度、高分辨的独特优势，近年来受到多个应用领域研究人员的关注并逐步进入产业化。然而，现有普通单模光纤在传感信噪比与稳定性等方面仍存在局限性。以散射增强微结构特种光纤为传感载体，研究其分布式传感增效机理，介绍了其自动化、高效率刻写制备技术，并重点阐述了其分布式光纤传感技术研究进展与相关应用。进一步对散射增强微结构传感光纤的未来发展潜力及应用方向进行了展望。
传感器 分布式光纤传感 散射增强光纤 分布式声波传感 光频域反射技术
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学无锡研究院，江苏 无锡 214174
随着激光雷达、引力波探测和光学原子钟等新技术的兴起和研究的不断深入，光学精密测量覆盖的应用领域的广度和深度都在拓展，传统自由运转的激光器其稳定性难以满足高精密测量的应用要求。超窄线宽、超低噪声和长期稳定的光源已成为该领域迫切追求的目标。光纤激光器具备结构紧凑、易于集成化和极限线宽窄等特点，通过噪声抑制和稳频技术输出超稳定、超窄线宽激光，近年来逐渐成为热点研究方向。本文从光纤激光器的噪声理论出发，介绍了光纤激光器的噪声来源、分类及测试方法，基于噪声理论，分类总结了光纤激光器强度噪声和频率噪声不同抑制技术的原理、发展历程及现阶段进展，并对窄线宽光纤激光器的发展趋势做了展望。
激光器 超窄线宽激光 光纤激光器 噪声抑制 稳频技术 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500002
1 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 下一代互联网接入系统国家工程实验室，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学无锡研究院，江苏 无锡 214174
基于相位敏感光时域反射技术的分布式声波传感（DAS）系统可实现大范围分布式的声波探测，近年来，在油气勘探、地质成像、管道安全、周界安防等应用领域受到研究关注。本文论述了光纤DAS技术的传感原理，分析了单模光纤的衰落机理和性能瓶颈。针对此问题，分别介绍了多种散射增强光纤的增效机理与声波传感性能。进一步，围绕微结构散射增强光纤DAS系统，综述了其近年来的技术与应用进展，并展望了其未来可能的发展方向。
光纤光学 光纤传感 相敏光时域反射计 分布式声波传感 散射增强光纤 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2100001
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 下一代互联网接入系统国家工程研究中心，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学无锡研究院，江苏 无锡 214174
光纤超声换能器是近年来迅速发展的一种新型超声检测技术，它具有光纤传感器小尺寸和易复用组网的特点。相比于传统超声换能器技术，光纤超声换能器表现出更高的灵敏度、更大的带宽和更好的抗电磁干扰性能，在高分辨率成像、工业无损检测和局部放电等领域具有巨大的应用潜力。光纤超声换能器主要涉及光纤超声发射和光纤超声探测技术，本文综述了这几类技术的机理和发展现状，并总结了光纤超声检测技术的应用场景和面临的技术挑战。
传感器 光纤换能器 光声效应 超声发射 超声检测 医学成像 无损检测 局部放电 中国激光
2022, 49(12): 1210001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, NGIA, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Shenzhen Techwinsemi Optoelectronic Co., Ltd., Shenzhen 518000, China
3 Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communication, Shanghai University, Shanghai 200444, China
4 Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University, Birmingham B4 7ET, UK
We report the observation of second order Bragg resonance (2nd-OBG) produced by tilted fiber gratings (TFGs) fabricated using phase mask UV inscription. The theoretical analysis has revealed that the generation of high order Bragg resonance of gratings is induced by a square-shape refractive index profile, which is caused by over-saturated UV exposure. In the experiment, we have studied the TFGs with different tilt angles under over-saturated UV exposure, in which all gratings have showed the 2nd-OBR, and the larger tilt angle of the grating has the stronger 2nd-OBR. When the tilt angle of the grating is , the Bragg resonance exhibits very strong polarization dependence, because the 2nd-OBR wavelength is located within the polarizing bandwidth of 45° TFG. Finally, we have demonstrated an erbium-doped fiber laser with degree of polarization, and, by applying mechanical stretching on the grating, a wavelength tunable laser output has been achieved. The output laser shows amplitude variation within 1 h continuous monitoring of the laser.
tilted fiber grating fiber laser Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 012201
林彦吕 1,2,3黄梓楠 1,2,3黄千千 1,2,3戴礼龙 1,2,3[ ... ]牟成博 1,2,3,*
1 上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
2 上海大学上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
3 上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室, 上海 200444
4 华中科技大学光学与电子信息学院下一代互联网接入系统国家工程实验室, 湖北 武汉 430074
采用由一对保偏45°倾斜光纤光栅构成的Lyot滤波器,设计了一台脉冲态可切换的掺镱光纤激光器。该Lyot滤波器集成了起偏器和梳状滤波器的功能,为激光器实现耗散孤子锁模提供了光谱滤波效应,从而使激光器产生了中心波长为1038.82 nm、脉冲宽度为5.2 ps的耗散孤子脉冲。随着泵浦功率的增加,非线性偏振旋转反馈机制的切换导致激光器的锁模脉冲态发生了耗散孤子脉冲与类噪声脉冲之间的多重切换。脉冲态切换过程中仅需调节泵浦功率,而不需要改变偏振控制器的状态。该脉冲态可切换激光器可以用于设计更精准可控的多功能光源。
光栅 光束传输 倾斜光纤光栅 掺镱光纤激光器 非线性偏振旋转 耗散孤子 中国激光
2021, 48(19): 1901004
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 阿斯顿大学光子研究中心，英国伯明翰 B4 7ET
超角度倾斜光纤光栅（Ex-TFG）是一种结构新颖的新型光纤光栅器件，具有正交偏振耦合、高折射率灵敏度、低温度灵敏度以及矢量传感响应等特点。近年来，得益于Ex-TFG对周围环境折射率敏感的特点，其在生化传感领域得到了广泛的研究和应用。同时，Ex-TFG的非圆对称倏逝场分布为矢量传感应用提供了可能。基于理论和实验研究，从光栅的基本耦合模理论、包层模式传输特性等方面，详细介绍了Ex-TFG的基本理论和传感特性研究进展。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306013
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430030
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430030
报道一种基于45°辐射倾斜光纤光栅(RTFG)的全光纤偏振相关器件。由于独特的偏振相关模式耦合特性,其可作为一种理想的全光纤起偏器、偏振相关耦合器、全光纤衍射器。基于体电流法建立倾斜光纤光栅的偏振耦合理论,从理论和实验角度系统地分析45° RTFG的偏振辐射耦合、衍射分光及偏振特性。仿真结果和实验结果表明,45° RTFG的透射和辐射有良好的偏振功能。一根长度为24 mm的45° RTFG在波长为1550 nm处的偏振消光比(PER)为22 dB,3 dB带宽超过300 nm。通过制备不同长度的45° RTFG,可以实现具有不同PER的光栅。光栅的辐射模沿角向呈准高斯分布,沿轴向呈指数衰减分布,并且其空间衍射角色散约为0.054 (°)/nm。实验结果与理论结果完全匹配,45° RTFG具有潜在的应用前景。
光纤光学 光纤器件 倾斜光纤光栅 光纤衍射器件 光纤偏振器件 光学学报
2020, 40(23): 2306003
邢志坤 1,2,3宋青果 1,2,3牟成博 4,5,6闫志君 1,2,3,*[ ... ]刘德明 1,2,3
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
3 华中科技大学下一代互联网接入系统国家工程实验室, 湖北 武汉 430074
4 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
5 上海大学上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
6 上海大学特种光纤与先进通信国际合作联合实验室, 上海 200444
提出一种基于45°倾斜光纤光栅(45°-TFG)辐射模的线偏振光纤激光器。利用环形谐振腔结构和光纤布拉格光栅,搭建了基于45°-TFG辐射模的线偏振调谐光纤激光器,首次实现了基于TFG辐射模的全光纤单偏振激光输出。实验结果显示,当输入泵浦光功率大于24 mW时,可实现稳定的激光输出,输出激光的中心波长为1553.45 nm,3 dB带宽为0.05 nm,偏振度高达99.8%,激光器系统的斜率效率为10.79%。同时,利用布拉格光纤光栅的温度敏感特性,实现了激光器波长输出从1553.21 nm到1554.03 nm的调谐,调谐灵敏度为11.37 pm/℃。
激光器 光纤激光器 光纤光栅 辐射模 线偏振光纤激光器 中国激光
2020, 47(12): 1201007
