1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
由于自激振荡的限制，单级超荧光光纤光源的功率提升十分困难，目前仅达到百瓦量级。基于主振荡功率放大（MOPA）方案，使用1018 nm光纤激光级联泵浦1080 nm波段的超荧光，实现了6.2 kW高功率输出。最高功率下的光光转换效率为81.5%，没有出现横模不稳定（TMI），功率提升受限于受激拉曼散射（SRS）。
光纤光学 超荧光光源 高功率 级联泵浦 受激拉曼散射 横模不稳定 中国激光
2023, 50(22): 2215001
朱晰然 1,2,3张斌 1,2,3,*陈子伦 1,2,3赵得胜 1,2,3[ ... ]侯静 1,2,3
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学 高能激光技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
中红外超荧光光源具有光谱范围宽、空间相干性好、时域稳定性高等特点，应用前景广泛，但受限于中红外侧面泵浦合束器，目前普遍利用空间结构泵浦产生。文中根据拉锥光纤侧面耦合的原理，在125 μm包层直径的无源双包层氟化物光纤上实现了中红外光纤侧面泵浦合束器的研制，该合束器泵浦光耦合效率达82.3%，可承受的最大泵浦功率达87.5 W。通过在中红外增益光纤上制得侧面泵浦合束器，实现了全光纤中红外超荧光光源产生，前后向输出的中红外超荧光最高功率和为91.09 mW （后向输出53.67 mW，前向输出37.42 mW），输出光谱范围从2702 nm覆盖至2830 nm。在中红外超荧光总输出功率为33.03 mW时，获得了108 nm的最宽20 dB带宽。文中实现的中红外全光纤超荧光光源克服了以往空间泵浦复杂度高、调节难的问题，对推动中红外超荧光光源的进一步功率放大具有重要意义。
中红外光纤光源 超荧光光源 侧面泵浦合束器 氟化物光纤 mid-infrared fiber source superfluorescent fiber source side-pumping combiner fluoride fiber 红外与激光工程
2023, 52(5): 20230101
1 无锡科技职业学院,物联网与软件工程系, 江苏 无锡 214068
2 东南大学光传感通信综合网络国家地方联合工程研究中心, 江苏 南京 210096
面向微型光纤陀螺(FOG)应用需求,提出并优化设计了一种微型掺铒超荧光光源。该超荧光光源结构尺寸 为 Φ 50 mm × 15 mm, 通过采取优化的光路设计、光谱平坦滤波技术、 抽运激光器及光源精密温度控制技术等,得到高稳定性的超荧光光源,其输出功率大于13 dBm, 光谱带宽大于35 nm, 功率变化小于1%, 中心波长变化率小于 5×10－6 。采用实验方式对超荧光光源光谱的温度和时间稳定性、 输出功率的温度和时间稳定性进行了细致的测试。实验结果表明微型超荧光光源光谱和输出功率都能够承受严苛的温度冲击实验,满足指标要求。
激光技术 光纤陀螺 掺铒光纤超荧光光源 光谱稳定性 功率稳定性 laser techniques fiber optic gyroscope erbium-doped fiber super-fluorescence light source spectrum stability power stability
1 北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
2 中国航天科工集团第二研究院七零六所, 北京 100854
针对高精度光纤陀螺对光源稳定性的需求, 提出了一种以32位数字信号处理器TMS320F2812为核心的掺铒超荧光光纤光源(SFS)的数字化温控方案。以该光纤光源(SFS)为研究对象, 分析了现有的光源温度控制技术的优缺点; 在模拟控制方案的基础上, 提出了"数字恒流源+数字温控"的方案。研究了热电制冷器(TEC)的工作特性、SFS泵浦源的内部结构和传热机理, 建立了SFS光源管芯温控系统的数学模型。设计了相应的连续域超前-滞后校正网络, 并进行控制器的离散化处理, 得到了PID数字补偿控制算法。最后, 实验验证了SFS光源的数字化温控系统的温控精度。结果表明, 在20～90 ℃, 系统温控精度优于±0.05 ℃, 满足了光纤陀螺低功耗、小型化等要求。
超荧光光源 光纤陀螺 掺铒光纤 温度控制 数字信号处理器 Super Fluorescent Source(SFS) Fiber Optic Gyro(FOG) erbium-doped optical fiber temperature control digital proccessor
黑龙江大学黑龙江省普通高等学校电子工程重点实验室, 黑龙江, 哈尔滨 150080
抽运源功率漂移与放大自发辐射(ASE)噪声是导致超荧光光源(SFS)输出功率起伏的主要因素。为了实现SFS功率的稳恒输出，设计了一种新颖的数字模糊控制与模拟比例控制相结合的混合控制器。由于混合控制器对系统内的高频/低频噪声均能够有效抑制，因此SFS输出功率的稳定性得到显著提高。实验结果表明，SFS输出功率的短期稳定度达到±0.032% (±0.0014 dB)，长期稳定度达到±0.041%(±0.0018 dB)。
激光技术 超荧光光源 功率稳定 混合控制器 放大自发辐射
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
采用超荧光光源(SFS)搭建了一个新型的气体吸收谱线测量装置，成功实现了对13.332 kPa气压下H13C14N(HCN)气体分子2ν3振动带精细结构的准确测量。分析了双程后向(DPB)结构的SFS和HCN分子的结构及振动转动模式，所采用的SFS在2 mW输出功率下，激发了2ν3振动带J=0-27的转动能级，输出谱在波长1525.3-1560.3 nm之间平坦度小于1 dBm，可以直接覆盖测量50多条振转谱线，无需多次扫描和数据拟合。利用了SFS高亮度和宽谱的特性，与常用的窄线宽可调谐激光器扫描法和经典吸收法比较，结构简单，成本低，可以很方便地实现实验室条件下气体分子精细结构的研究。
测量 激光器 超荧光光源 HCN分子 红外振转谱
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Xiamen University, Xiamen 361005, China
2 Department of Physics, Jimei University, Xiamen 361021, China
3 Department of Electronic Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China
We investigate the characteristics of the dual-forward synchronously pumped L-band erbium-doped superfluorescent fiber source (SFS). The effects of pump ratio and fiber length arrangements on the output characteristics of the L-band SFS in terms of mean wavelength, spectral linewidth, and output power are analyzed. It is shown that the optimized pump ratio and fiber length arrangements provide broadening spectral linewidth and enhanced pumping efficiency, while the synchronous pump ensures stable mean wavelength operation. A new single-forward pumping scheme with a section of unpumped fiber is proposed to achieve a mean wavelength stable L-band SFS with a broadening linewidth of 50.4 nm and a pumping efficiency of 33.5%.
光纤放大器与振荡器 掺铒光纤 超荧光光源 放大自发辐射 060.2320 Fiber optics amplifiers and oscillators 060.2410 Fibers, erbium 140.6630 Superradiance, superfluorescence Chinese Optics Letters
2009, 7(7): 07568
黑龙江大学电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
传统的超荧光光源理论分析方法存在着复杂度高、稳定性差等缺点。相反, 掺铒光纤放大器的理论研究方法——Giles模型则具有复杂度低、稳定性好、收敛速度快的优点。考虑到二者在结构上的相似性, 将Giles模型引入到铒光纤超荧光光源的理论研究中, 并利用4～5阶龙格-库塔法对单程正向抽运结构超荧光光源输出功率随铒光纤长度、铒离子浓度和抽运功率的变化关系进行了仿真研究。数值结果表明, 使用Giles模型不但可以精确描述超荧光光源的功率输出特性, 而且仿真算法的复杂度得以大大降低, 进一步提高了超荧光光源理论分析方法的实用性。
超荧光光源 Giles模型 数值模拟 输出功率
1 北京航空航天大学,电子工程学院,北京,100083
2 北京航空航天大学,仪器科学与光电工程学院,北京,100083
研究了掺铒光纤超荧光光源平均波长温度稳定性与光源结构和泵浦功率的关系,分析了不同结构和泵浦功率情况下平均波长随温度变化的原因.通过改变光源的结构和泵浦功率,改善了光源的输出光谱形状和吸收发射特性,从而改善了平均波长的温度稳定性.满足一定参量条件的双程后向结构光源,平均波长全温稳定性可达到1 ppm/℃,比目前实测的10 ppm/℃高将近10倍,且输出功率高而稳定.
导波光学 平均波长 温度稳定性 超荧光光源 掺铒光纤
南开大学 物理学院 光电信息科学系，天津 300071
为了获得高功率超荧光输出，采用6个976nm的LD，通过一个光纤束耦合器同时抽运Er／Yb共掺光纤，分别研究了单程后向结构和双程后向结构超荧光光源的输出特性。采用单程后向装置，当抽运功率为957mW时，输出功率为120．4mW，斜率效率达到17．5%。在双程后向结构的实验装置中加入4m掺Er光纤，有效地将超荧光的3dB带宽拓展到88nm。
光纤光学 超荧光光源 放大自发辐射 Er／Yb共掺光纤 双包层光纤 fiber optics superfluorescent source(SFS) amplified spontaneous emission(ASE) Er/Yb co-doped fiber double-clad fiber
