张朝阳 1,3陆宝乐 1,2,3,*陈浩伟 1,2,3王凯歌 1,2,3白晋涛 1,2,3,*
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，西安 710069
2 国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心，西安 710069
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心，陕西省光电子技术重点实验室，西安 710069
研究了一种基于非线性光纤环形镜“8”字形谐振腔结构的波长可调谐被动锁模掺铒光纤激光器，该激光器通过将偏振控制器加在耦合比为30/70的2×2光纤耦合器首尾相连的环内，在整个谐振腔的右端搭建了一个Sagnac环形滤波器。当泵浦功率为270 mW时，锁模光纤激光器输出了中心波长为1 555.7 nm的传统孤子，其光谱的3-dB带宽为4.2 nm，重复频率为21.1 MHz，信噪比为68 dB，脉冲宽度为0.759 ps。此外，在不改变腔内其他器件的情况下只增加泵浦功率，实现了锁模光纤激光器的连续可调谐，中心波长的调谐范围为1.5 nm；在增加泵浦功率到360 mW时，调节偏振控制器出现了松束缚态孤子。
激光器 传统孤子 非线性光纤环形镜 掺铒 被动锁模 Laser Traditional soliton Nonlinear optical loop mirror Er-doped Passively mode-locked
1 中国人民解放军93236部队, 北京 100085
2 国防科技大学前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
采用基于非线性光纤环形镜的哑铃形结构搭建了全光纤全保偏掺镱锁模激光器。通过使用全保偏大模场光纤、高功率光纤器件和优化的腔结构,实现了脉冲宽度在156 ps到8.1 ns范围内可调的高功率、大能量矩形耗散孤子共振脉冲输出,在最大泵浦功率22.7 W下激光器直接输出功率达到5.5 W,脉冲能量达到0.68 μJ,峰值功率为84 W。得益于全保偏光纤结构,所设计的激光器具有出色的抗干扰性和稳定性。
激光器 光纤激光器 锁模激光器 耗散孤子共振 非线性光学环形镜 哑铃形激光器
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 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜的工作在耗散孤子共振(DSR)区域的被动锁模掺铒光纤激光器,分别在反常和正常色散区获得了方波脉冲输出。在腔内净色散值约为-0.32ps 2的反常色散区,当泵浦功率为481.2mW时,获得了最大时域宽度为33ns、单脉冲能量约为12.4nJ的方波脉冲。通过在腔内插入一段7m长的色散补偿光纤,使激光器工作在腔内净色散值约为2.85ps 2的正常色散区,在同样的泵浦条件下,获得了最大时域宽度为34.3ns、单脉冲能量约为9.42nJ的方波脉冲。这表明在满足腔内参数平衡的条件下,DSR方波脉冲可同时在反常和正常色散区产生。另外,还研究了泵浦功率对方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量的影响,结果表明,随着泵浦功率的增加,方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量均呈线性变化。
激光器 光纤激光器 耗散孤子共振 方波脉冲 非线性光纤环形镜 色散管理 中国激光
2020, 47(12): 1201006
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜(NOLM)、工作在耗散孤子共振(DSR)区的长腔被动锁模掺镱光纤激光器,该激光器谐振腔的总长度约为1502 m,可以输出重复频率为133.18 kHz的高能量方波脉冲,且输出脉冲的宽度和单脉冲能量均随泵浦功率的增大而呈线性增大。当泵浦功率增大到414.47 mW时,输出的方波脉冲具有最大宽度(761.6 ns),同时单脉冲能量达到了最大值(60.2 nJ)。通过改变NOLM中单模光纤的长度,进一步研究了谐振腔长度对输出方波脉冲特性的影响,结果表明:谐振腔越长,所得DSR方波脉冲越宽,脉冲峰值功率越低。
激光器 耗散孤子共振 方波 被动锁模 光纤激光器 非线性光纤环形镜
1 浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
2 杭州电子科技大学 生命信息与仪器工程学院, 杭州 310018
采用包层泵浦的全保偏八字腔结构搭建了一种脉宽可调的掺镱锁模光纤激光器, 实现了中心波长为1 064 nm、重复频率为4.683 MHz、脉冲宽度可调范围为0.8～5 ns、对应平均功率范围为74.8～429.7 mW的耗散孤子共振方波脉冲输出.腔内无需偏振控制器, 仅通过调节泵浦输入即可实现锁模状态的自启动, 并能够长时间保持稳定, 在剧烈振动条件下亦不会失锁.采用两级光纤放大器进行功率放大, 实现了100 W的平均功率输出, 峰值功率高达26.68 kW.
激光器 掺镱锁模光纤激光器 非线性环形镜 耗散孤子共振方波脉冲 脉宽可调 Laser Yb-Doped mode-locked fiber laser Nonlinear optical loop mirror Dissipative soliton resonance square pulses Tunable pulse duration
北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
基于非线性光纤环形腔镜(NOLM)及光子晶体光纤(PCF)的自相位调制效应(SPM)，实现了一种适用于光子神经元的全光阈值器。所使用的PCF 非线性系数为16.98 (W·km)-1，同时在NOLM 中引入可调隔离器。PCF 及可调隔离器的使用，缩短了NOLM 的腔长，同时降低了阈值器对输入光功率的要求。该全光阈值器对光信号的消光比可提高6 dB 以上。由于全光阈值器中所有的组成器件均为无源光器件，因此能够处理高速率光信号。该全光阈值器在其他光通信系统中也具有广阔的应用前景。
光纤光学 全光阈值器 非线性光纤环形腔镜 光子晶体光纤 光子神经元
北京交通大学 理学院 光信息科学与技术研究所 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
为解决反射式全光纤电流传感器中引入全反射镜而产生的反射损耗及与光纤匹配困难等问题, 设计了一种利用非线性光环路镜作为反射元件的全光纤电流传感器, 推导出了光偏振态的斯托克斯矢量与电流的关系式, 提出了高速偏振态检测方法。在加载0～200A的50Hz工频交流电的条件下进行了实验, 测试结果与理论预测吻合, 显示出了较高的测量精确性, 证明了该传感结构与实验方案的可行性。
全光纤电流传感器 全反射镜 非线性光环路镜 光偏振态 斯托克斯矢量 高速偏振态检测 all-fiber current sensor total reflection mirror nonlinear optical loop mirror light polarization Stokes vector high-speed polarization detection
利用非线性光学环镜（NOLM），提出了一种基于半导体光放大器（SOA）的交叉相位调制（XPM）效应生成超宽带（UWB）信号的方法，设计了系统结构，并进行了仿真实验，得到了中心频率约为6.7GHz、相对带宽约为161%的UWB信号，该信号符合美国联邦通信委员会（FCC)标准，从而验证了该方法的可行性。另外，所生成的UWB信号的中心频率及带宽还具有可调性。
超宽带信号 超宽带信号光纤传输 非线性光学环镜 半导体光放大器 交叉相位调制 ultrawideband (UWB) signal UWB over fiber nonlinear optical loop mirror (NOLM) semiconductor optical amplifier (SOA) crossphase modulation (XPM)
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
提出了采用基于非线性光纤环形镜(NOLM)的全光2R(再放大、再整形)再生器对星间差分相移键控(DPSK)信号进行放大、整形的方案。理论推导了再生器的工作原理，给出了对信号进行放大、整形的约束条件；仿真研究了再生器的输入输出功率特性和相位特性，分析了耦合器耦合系数对功率特性的影响。结果表明，全光2R再生器对基于自差探测的DPSK系统性能具有显著的改善作用，系统误码率较未使用再生器时降低接近两个量级。
光通信 非线性光纤环形镜 2R再生器 DPSK调制 自差检测 激光与光电子学进展
2013, 50(9): 091405
