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
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
红外与激光工程
2022, 51(6): 20220127
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
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。
激光器 中红外激光器 被动调Q激光器 光纤可饱和吸收体 掺铒光纤激光器 光学学报
2022, 42(10): 1014002
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
3 忻州师范学院, 山西 忻州 034000
对光注入情况下混沌光纤激光器的输出特性进行实验研究。混沌光纤激光器采用环形腔结构,利用光纤的非线性克尔效应产生混沌激光。主激光器产生的混沌激光通过光隔离器和光纤耦合器注入到混沌掺铒光纤激光器实现外光注入。将主激光器产生的不同功率的混沌信号注入从激光器,研究光注入后从激光器混沌信号时序、频谱、自相关以及稳定性与复杂度等特性。结果表明,光注入后的混沌信号时序随机且幅度频数呈高斯分布,频谱无明显的周期特性,自相关特性优良。光注入掺铒光纤激光器混沌输出在保证混沌源高复杂度的同时提高了混沌源的稳定性。
激光器 掺铒光纤激光器 光注入 混沌信号 稳定性 复杂性 光学学报
2021, 41(21): 2114002
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学重庆研究院, 重庆 401121
3 济南量子技术研究院, 山东 济南 250101
4 国网四川省电力公司电力科学研究院, 四川 成都 610041
5 国网四川省电力公司检修公司, 四川 成都 610041
研制了一种小型化的自适应双光梳系统。双光梳的种子源为两台重复频率均为77.2 MHz左右的掺铒光纤振荡器,重复频率差为180 Hz,经过两级掺铒光纤放大后注入高非线性光纤进行光谱展宽,展宽后光谱覆盖范围为1200~1700 nm。为了补偿两台振荡器之间的拍频信号中所包含的载波包络偏移频率差和重复频率差的不稳定性,利用两台中心波长分别为1550 nm和1564 nm的连续激光器和两台光纤振荡器进行拍频,可得到四路拍频信号。对四路拍频信号引入了压电陶瓷传感器电压反馈和多级温度反馈,最终获得了稳定的拍频信号,拍频信号的标准差为0.19 MHz。所研制的自适应双光梳系统样机尺寸为80 cm×67 cm×8 cm,整体质量小于30 kg,为其在室外更广泛的应用提供了解决方案。
自适应双光梳 掺铒光纤激光器 小型化 多级反馈 光学学报
2021, 41(10): 1036001
强激光与粒子束
2020, 32(1): 011017
1 长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 理学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
报道了一种基于多波长类噪声脉冲的被动锁模掺铒光纤激光器。采用980 nm半导体激光器作为泵浦源,2.5 m长的掺铒光纤作为增益介质。锁模机制为非线性放大环形镜(NALM)。通过自相关迹证明输出脉冲为类噪声脉冲。该类噪声脉冲的光谱3 dB带宽可达17.2 nm,边模抑制比为47.7 dB,重复频率为5.434 MHz,单脉冲能量为7.9 nJ。为了实现平坦的多波长输出,在NALM结构中加入Sagnac环干涉仪,获得了最大波长数为5的平坦多波长类噪声脉冲,平坦度为1.995。
掺铒光纤激光器 多波长 类噪声 非线性放大环镜 erbium-doped fiber laser multi-wavelength noise-like nonlinear amplifier loop mirror