提出了一种实现全光纤中红外激光器脉冲运转的方法。利用氟化物玻璃中镝离子(Dy ³⁺)的2.8 μm波段的吸收截面与铒离子(Er ³⁺)发射截面重合的特性,将掺镝氟化物光纤作为中红外波段的可饱和吸收体,实现2.8 μm掺铒氟化物光纤激光器全光纤结构的被动调Q脉冲运转;通过在可饱和吸收体两端引入中心波长为3.1 μm的光纤光栅,解决Dy ³⁺上能级寿命较长所导致的高泵浦功率下Dy ³⁺吸收饱和、进而导致被动调Q失效的问题。基于该结构建立了2.8 μm被动调Q掺铒光纤激光器的速率方程模型,计算了可饱和吸收体的参数及其两端的谐振腔反馈条件对2.8 μm激光器的脉冲运转功率和时间特性的影响。计算结果表明,通过在可饱和吸收体两端引入光纤光栅可以加快可饱和吸收体的恢复过程,使激光器能够在高泵浦功率下保持调Q脉冲运转。

针对再生光纤光栅因反射率低而无法直接用于实际工程中温度测量的问题,提出一种采用光纤激光传感器结合再生低反射率光纤光栅的方法,将再生光栅作为光纤激光器谐振腔的低反镜,采用未抽运的掺铒光纤(EDF)作为饱和吸收体,实现了线宽压缩,多纵模抑制。激光器输出激光的阈值电流为68.9 mA。在150 mA的电流下,300~800 ℃温度范围内,激光器输出激光稳定,且输出波长与温度呈良好的线性关系。在升降温测试下,相关系数均为0.99974,平均温度灵敏度为15.41 pm/℃,且在700 ℃下,3 h的稳定测试中,激光波长的最大变化量为0.032 nm,而强度的最大变化量为0.409 dB。实验结果表明,升降温过程中,信噪比均高于50 dB,输出激光具有良好的稳定性,且没有跳模现象发生。

利用铥钬共掺光纤作为可饱和吸收体，实现了对环形腔掺铒光纤激光器的调Q和锁模。调Q实验中，在1567.8 nm处，随着抽运功率的增加，获得了从千赫兹到几十千赫兹的重复频率可调谐调Q输出，脉冲宽度在数微秒量级。锁模实验中，在1535.2 nm处，通过调节偏振控制器，获得了调Q锁模输出；进一步提高抽运功率，并调节偏振控制器，获得了腔基频锁模输出和二阶有理数谐波锁模输出，重复频率在几十兆赫兹量级，脉冲宽度减小到几十纳秒量级。实验证明了铥钬共掺光纤优异的可饱和吸收特性，及其在掺饵光纤激光器全光纤被动调Q和锁模中的应用潜力。

为了实现1550 nm正交线偏振双频激光输出，设计了一种复合环形腔双波长单纵模掺铒光纤(EDF)激光器，以保偏光纤Bragg光栅作为波长选择元件，并采用未抽运掺铒光纤饱和吸收体作为激光单纵模选择元件，从而实现正交线偏振1550 nm双波长单纵模激光稳定振荡输出。简要介绍了复合环形腔选模及未抽运掺铒光纤饱和吸收体选模的基本原理，理论分析了未抽运掺铒光纤长度对单纵模选择的影响，实验研究了不同选模情况下双波长激光的振荡特性。实验结果表明：腔内含有保偏光纤Bragg光栅和未抽运掺铒光纤饱和吸收体的复合环形腔。掺铒光纤激光器能够稳定输出1550 nm正交线偏振双波长单纵模激光，其波长间隔约为0.344 nm。这种双波长单纵模光纤激光器可广泛应用于激光传感与测量以及密集波分复用(DWDM)光纤通信等领域。