Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Ministry of Education, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
All-fiber few-mode erbium-doped fiber amplifiers (FM-EDFAs) with isolation and wavelength division multiplexers (IWDMs) have been developed to enable flexible pumping in different directions. The FM-EDFA can achieve >30 dB modal gain with <0.3 dB differential modal gain (DMG). We experimentally simulate the DMG performance of a cascade FM-EDFA system using the equivalent spectrum method. The overall DMG reaches 1.84 dB after 10-stage amplification. We also build a recirculating loop to simulate the system, and the developed FM-EDFA can support transmission up to 3270 km within a 2 dB overall DMG by optimizing the few-mode fiber length in the loop.
mode division multiplexing few-mode erbium-doped fiber amplifier gain equalization 
Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041401
杨雪莹 1刘永岩 1田颖 1,*蔡恩林 2,3,4[ ... ]黄飞飞 1
作者单位
摘要
1 中国计量大学 光学与电子科技学院, 光电材料与器件研究院, 浙江 杭州  310018
2 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海  201800
3 中国科学院 上海高等研究院, 上海  201210
4 中国科学院大学, 北京  101408
基于产生3 μm中红外激光的Er3+能量转换过程与能级体系,建立了掺铒氟化物光纤激光器的速率方程和传输方程,系统地研究了泵浦结构和光纤长度对输出功率、斜率效率以及腔内泵浦和激光功率分布的影响,为后续的实验提供理论依据。仿真确定了小泵浦功率的光纤激光器理想的光纤长度为4~8 m,最终实验选择4.7 m光纤完成了中红外掺铒氟化物光纤激光器连续激光输出光路的搭建, 在泵浦功率为5 W、中心波长为2.797 μm处实现了最大功率1.038 W、斜率效率20.4%的连续激光输出。
中红外 氟化物光纤激光器 速率方程 连续激光 mid infrared erbium-doped fluoride fiber laser rate equation CW laser 
发光学报
2024, 45(2): 334
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
基于全保偏掺铒光纤激光器、锁相环系统和太赫兹测距光路搭建了一套太赫兹双光梳测距系统。所采用的全保偏掺铒光纤激光器重复频率为79.261 MHz。利用压电陶瓷(piezoelectric ceramics, PZT)和步进电机(stepper motor, SM)双级反馈控制的方案,实现了重复频率锁定和重复频率1.54 MHz可调。使用频率计数器对双光梳重复频率锁定效果进行监测,重复频率锁定的峰峰值抖动为±1.5 mHz,抖动标准差为0.4 mHz。将双光梳重频差设置在10 Hz,10 min内重复频率差最大抖动为3 mHz,标准差为0.6 mHz。进一步将异步采样双光梳系统应用于太赫兹测距,测量移动距离的误差为3 μm。该系统具有锁定精度高,稳定性强等优势,有望应用于生物无损检测和工业精密加工中。
双光梳 掺铒光纤激光器 锁相环 重复频率锁定 dual-comb erbium-doped fiber laser phase-locked loop repetition frequency locking 
光学仪器
2024, 46(1): 1
Yihong Fang 1,2Xinyi Zhang 1,2Xiheng Huang 1,2Yan Zeng 1,2[ ... ]Yuwen Qin 1,2,3,**
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Advanced Photonics Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
3 Key Laboratory of Photonic Technology for Integrated Sensing and Communication, Ministry of Education, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
The dynamic gain of a few-mode erbium-doped fiber amplifier (FM-EDFA) is vital for the long-haul mode division multiplexing (MDM) transmission. Here, we investigate the mode-dependent dynamic gain of an FM-EDFA under various manipulations of the pump mode. First, we numerically calculate the gain variation with respect to the input signal power, where a mode-dependent saturation input power occurs under different pump modes. Even under the fixed intensity profile of the pump laser, the saturation input power of each spatial mode is different. Moreover, high-order mode pumping leads to a compression of the linear amplification region, even though it is beneficial for the mitigation of the differential modal gain (DMG) arising in all guided modes. Then, we develop an all-fiber 3-mode EDFA, where the fundamental mode of the pump laser can be efficiently converted to the LP11 mode using the all-fiber mode-selective coupler (MSC). In comparison with the traditional LP01 pumping scheme, the DMG at 1550 nm can be mitigated from 1.61 dB to 0.97 dB under the LP11 mode pumping, while both an average gain of 19.93 dB and a DMG of less than 1 dB can be achieved from 1530 nm to 1560 nm. However, the corresponding signal input saturation powers are reduced by 0.3 dB for the LP01 mode and 1.6 dB for the LP11 mode, respectively. Both theoretical and experimental results indicate that a trade-off occurs between the DMG mitigation and the extension of the linear amplification range when the intensity profile of pump laser is manipulated.
few-mode erbium-doped fiber amplifier differential modal gain saturation input power 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021403
作者单位
摘要
武汉邮电科学研究院,武汉 430074
掺铒光纤放大器(EDFA)对相同波长、不同频率的信号放大时,因频率响应不同导致信号失真。为了提高通信质量,介绍了一种EDFA频率响应测试方法,并编写了一套基于Python的数据处理系统。实验结果表明:该测试方法能够完成频率响应测试任务,且能够快速准确地处理数据并实现数据可视化,提高了测试效率。
掺铒光纤放大器 频率响应 数据处理 erbium-doped fiber amplifier, frequency response, 
光通信技术
2023, 47(5): 0088
作者单位
摘要
陕西科技大学文理学院,半导体材料与器件研究中心,西安 710021

研究了Er2O3掺杂对ZnO-Bi2O3-Sb2O3-Co2O3-MnO2-Cr2O3-SiO2压敏陶瓷微观结构和电学性能的影响。Er2O3掺杂后,部分Er固溶于富Bi相中,对ZnO压敏陶瓷的晶界特性和电学性能产生了较大影响。随着Er2O3掺杂量从0.09% (质量分数)增大到0.35%,样品晶界电阻率不断减小,漏电流密度不断增大,双Schottky晶界势垒高度和非线性系数先增大后减小,击穿场强不断增大;当Er2O3掺杂量为0.27%时,所得ZnO压敏陶瓷非线性系数达到54.4±1.5,击穿场强为(470.1±2.8) V·mm-1,漏电流密度为(1.9±0.1) μA·cm-2,损耗角正切tanδ始终小于0.03,样品综合电学性能最优,性能参数标准偏差均较小,说明样品具有较好的制备可重复性,为Er2O3掺杂高性能ZnO压敏陶瓷的制备提供了借鉴。

氧化锌 压敏陶瓷 氧化铒掺杂 zinc oxide varistor erbium oxide doping 
硅酸盐学报
2023, 51(12): 3059
作者单位
摘要
西安电子科技大学计算机科学与技术学院,陕西西安 710071
为真实模拟实弹射击场景,降低**射击训练成本,设计了一种基于铒玻璃激光器的激光射击光学系统。该系统采用两级激光扩束,将铒玻璃激光器出射光束发散角二次压缩,实现极小发散角光束出射,提升了激光射击过程的人眼安全性。铒玻璃激光器出射光束发散角为 15mrad,出射光斑直径 0.3mm,激光扩束倍率 300倍,系统出射光束发散角达 0.035 mrad。距光学系统出光口 1km位置,激光光斑直径约为 120mm,可满足千米射击训练要求,突破了常规激光射击系统百米量级的作用距离限制。设计的光学系统总长度为 364 mm,结构简单,利于工程化,应用前景广阔。
光学设计 铒玻璃激光器 扩束 激光射击 人眼安全 optical design erbium glass laser beam expanding laser shooting eye safety 
光学与光电技术
2023, 21(4): 84
作者单位
摘要
湖南工业大学计算机学院,湖南 株洲 412007
基于光纤布拉格光栅对(DFBGs)的双波长线形腔光纤激光器利用偏振烧孔效应实现双波长激光稳定输出的研究颇多,但有关3 dB光纤环形镜(FLM)与光纤布拉格光栅(FBG)构成腔镜或仅FBG构成腔镜,以及DFBGs的选择对其激光输出性能[光信噪比(OSNR)、斜率效率及稳定性等]的影响的研究很少。本文实验首先在双波长线形腔掺铒光纤激光器中比较了3 dB FLM与FBG构成腔镜和仅FBG构成腔镜的双波长激光的输出性能,结果表明,仅FBG构成腔镜的输出性能优于3 dB FLM与FBG构成腔镜的输出。其次在仅FBG构成腔镜的线形腔中对低反射率FBG(输出镜)反射率相同与不同时的输出性能进行了对比,研究表明,低反射率FBG的反射率相同时双波长激光输出具有较高的OSNR、斜率效率和稳定性。接着改变构成腔镜的两对FBG的中心波长间隔分别为4、8、12 nm,研究表明,中心波长间隔越大输出越稳定,OSNR越高,但激光器的斜率效率有所降低。最后在室温环境下实现了两个激光波长分别为1550 nm和1562 nm、OSNR分别为50.24 dB和51.19 dB左右、中心波长变化分别小于0.030 nm和0.035 nm、输出功率波动分别小于0.061 mW和0.059 mW、3 dB带宽分别为~0.146 nm和~0.144 nm的稳定输出,该结果为线形腔双波长的更优输出。
光纤布拉格光栅对 偏振烧孔 3 dB光纤环形镜 双波长线形腔掺铒光纤激光器 中心波长间隔 
光学学报
2023, 43(23): 2306005
作者单位
摘要
1 江苏开放大学 教育学院,南京 210036
2 南京邮电大学 电子与光学工程学院&柔性电子(未来技术)学院,南京 210023
为了实现单波长输出,提出了一种基于单模石英-掺铒-单模石英结构混合介质光纤干涉仪(HFI)的单波长光纤激光器。基于混合介质光纤波导内的光场干涉原理及光波导理论,分析了HFI的模式干涉理论,研究了HFI内干涉光特性随中间段铒掺杂光纤(EDF)长度以及错位量的变化规律;采用熔融错位法制备HFI,优化了EDF的长度和单模光纤与EDF之间的偏移量。结果表明,最佳EDF长度为15 mm,单模光纤与EDF之间的最佳偏移量为7.9 μm;选择长度为15 mm的EDF HFI作为环形光纤激光器谐振腔的选模器件,可获得较高稳定性的单波长光纤激光器输出。这一结果对该激光器在光纤传感和光纤通信系统的应用是有帮助的。
光纤光学 光纤激光器 混合介质干涉仪 错位熔接 掺铒光纤 模式干涉 单波长 fiber optics fiber laser hybrid medium interferometer core-offset splicing erbium-doped fiber mode interference single wavelength 
激光技术
2023, 47(6): 854
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津 300220
为了研制温度稳定性满足中高精度光纤陀螺仪中超荧光光源使用要求的掺铒光纤,采用螯合物气相沉积法制备了Al-Er共掺和Al-Ge-Er共掺两种掺铒光纤。同时对两种光纤的吸收系数和本底损耗进行了测试研究,并搭建超荧光光源测试平台,对Al-Ge-Er共掺光纤的温度稳定性进行了实验验证。结果表明,在制备光纤时通入等量的铒的螯合物,Al-Er共掺光纤具有更高的吸收系数,但本底损耗较高; 两种光纤在1530 nm的吸收系数分别为35.6 dB/m和20.0 dB/m,在1200 nm的本底损耗为31.7 dB/km和6.3 dB/km; 在-45.0 ℃~70.0 ℃变温范围内,Al-Ge-Er共掺光纤的自发辐射光谱在中心波长为1560.84 nm,10.51 nm带宽的平均波长变化约为6.52×10-7 nm/℃,该光纤可满足高精度光纤陀螺的超荧光光源使用要求。该研究为掺铒光纤的研制提供了参考。
光纤光学 掺铒光纤 气相沉积 温度特性 平均波长 fiber optics erbium-doped fiber chemical vapor deposition temperature characteristics mean wavelength 
激光技术
2023, 47(6): 841

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