掺铒光纤激光器中的模式损耗测量与模式竞争

模式竞争效应是实现激光器稳定输出的理论基础。由于各纵模的损耗不同,导致起振阈值不同。在测量掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器振荡模式损耗的基础上,对掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器的模式竞争效应进行理论与实验研究。采用衰荡光谱技术测量掺铒光纤Bragg光栅FP腔激光器振荡模式的损耗,确定各振荡模式的阈值条件,讨论激光器中的模式竞争。研究结果表明各振荡纵模损耗直接影响模式竞争结果。所得结果为单波长、双波长及多波长光纤激光器制作提供理论依据。     

双FBG双波长掺铒光纤激光器设计与实验研究

波长可调谐的双波长光纤激光器由于带宽较宽、线宽窄,与光纤元件天然兼容等特点,可作为DWDM光纤通信及光纤传感系统的理想光源。设计并实验研究了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器,该激光器采用两根FBG和一个3dB耦合器构成可调谐Y型光滤波器,并通过对FBG施加轴向应力改变布拉格中心波长,从而获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明:当轴向负载在0～100 N范围内变化时,双波长光纤激光器的波长差在0.638～1.616 nm范围内线性调谐,调谐灵敏度为0.009 6 nm/N。利用增益均衡方法独立调节激光腔内的增益和损耗,光纤激光器可在单波长和双波长两种运转状态之间切换。     

2．4GHz,1532／1544nm全光波长变换

以主动锁模模掺铒光纤激光器输出的光作为控制光,增益开关半导体激光器在直流偏下输出的连续光作为探测交,利用非线性光学环形镜的开关效应和光纤内交叉相位调制效应,实现了2．4GHz,1532nm到1544nm全光波长变换,实验结果与数值模拟相符。     

环形腔掺铒光纤激光器频谱仿真和优化

基于掺铒光纤Giles模型,建立了环形腔掺铒光纤激光器模型,按照实际所用的σ结构激光器设定仿真参数,对前向、后向以及双向放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)光对激光器性能的影响进行仿真,得到激光器性能优化参数。仿真结果表明在激光器起振时,是否考虑腔内的前后向ASE光对输出光功率幅值与掺铒光纤增益粒子分布影响不大,后向ASE光是导致掺铒光纤存在截止长度的原因。实验结果和仿真结果的对比表明本模型可较准确地仿真激光器的性能,可用于对实际激光器的设计进行参数优化。     

高功率F-P腔掺Yb双包层光纤激光器的性能及效率

对高功率法布里-泊罗腔(F—P)掺Yb双包层光纤激光器进行理论和实验研究．通过推导光纤激光器速率方程，得到了光纤激光器输出功率、斜率效率和阈值泵浦功率的解析表达式．重点讨论了F-P腔腔镜反射率对光纤激光输出的影响．在实验中，利用D型双包层掺Yb光纤获得了输出功率10．6W，斜率效率86％的连续激光输出．理论分析与实验结果一致．     

甚小波长间隔多波长掺铒光纤激光器的实验研究

设计了一种稳定工作的掺铒光纤激光器及梳状滤波器结构,通过优化掺铒光纤长度和腔损耗,在液氮低温环境下,得到了0．2nm波长间隔下,1532nm波段稳定的多波长激光振荡输出。实验结果表明,掺铒光纤在不同波段的非均匀加宽效应差异明显。     

掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性分析

基于激光器稳态速率方程理论,分析了掺Yb3 双包层光纤激光器的输出特性,讨论了谐振腔结构、泵浦方式以及在近阈值和强泵浦情况下,输出反射镜的反射率对输出功率的影响。通过数值计算分析可知,对于F-P腔结构的双包层光纤激光器,采用后向泵浦比采用前向泵浦获得的输出功率大,增益分布也较后者平坦;在近阈值情况下进行泵浦,输出耦合镜有一个最佳反射率,使输出功率达到最大。一般反射率应取在0.4~0.7之间,但在强泵浦情况下,输出反射镜的反射率越低越好。同时还发现,由于光纤对激光存在着再吸收,因此在一定的泵浦功率下,增益介质长度存在一个最佳长度值,使输出功率达到最大。一般光纤应在70~90 m之间。     

基于光纤混沌激光FBG压力传感的实验研究

基于非线性克尔效应,通过调节泵浦电流及环形腔内光的偏振状态实验验证了环形掺铒光纤激光器混沌的输出。结合光纤Bragg光栅(FBG)与环形掺铒光纤混沌激光器,利用混沌的类似detla函数特性,验证和分析了基于掺铒光纤混沌激光器的分布式光纤Bragg光栅传感系统。实验结果表明,利用参考混沌光与反射的混沌光之间的互相关特性,可以准确的判断出光栅串中每个光纤Bragg光栅的位置,通过可调谐滤波器很容易获得受压后光纤光栅中心波长的改变量。     

窄线宽单频线偏振掺铒光纤环形腔激光器

报道了利用在未泵浦掺铒光纤中,驻波饱和吸收诱发的自写入光纤光栅的窄带滤波特性及反射波长自适应特性,并通过在腔中置入光纤起偏器,使掺铒光纤环形腔激光器产生单频线偏振激光输出,其线宽在0.75KHz以下,输出光具有典型的光学双稳态特征.     

掺铒光纤激光器及其特性

研究了掺铒光纤激光器,利用掺铒光纤在1550nm的增益特性,用980nm的泵浦光注入,通过光纤光栅滤波和光振荡,从而得到波长为1550．24nm,3dB带宽为0．06nm,输出功率为20mW的激光．在此基础上对影响功率稳定性的因素进行了分析,提出了具体的改进措施．结果表明,激光器的功率稳定性得到明显提高．     

光谱吸收式的气体传感器时分复用系统

在基于可调谐二极管激光器吸收光谱学（TDLAS）技术的多点气体监测系统中,所需的激光器造价昂贵,使用多路气室共用一套光源与光探测器的复用技术可以降低单个测量点的造价.在此利用了一种灵活的新型拓扑结构,解决了传统拓扑结构中由于布局光纤造成的光信号延时而给信号采样带来的麻烦.并且给出了一套数字化的基于TDLAS技术的时分复用检测方案,并将数字正交锁相放大技术应用在时分复用检测系统中的谐波提取,消除了各路检测信号中相位对气体浓度检测的影响,得到更加高效的信号处理方案.基于Matlab的4路时分复用气体检测仿真系统验证了理论方案的可行性.     

基于石墨烯和模间干涉的光纤气体传感器

为了实现对空气中有毒、有害气体进行精确监测预报,提出了一种石墨烯包裹的拉锥与错位级联型光纤气体传感器.包裹在光纤锥形传感区域的单层石墨烯和错位熔接的光纤导致的模间干涉,会使沿光纤表面传输的倏逝场得到大幅增强,提高了对折射率的灵敏度,其灵敏度可以达到1.2×10⁴nm.随着石墨烯表面吸附的气体分子量的增加,复合波导的有效折射率会发生规律性的变化,从而引起干涉波长的衰减和移动,进而通过检测输出光信号的变化而实现气体分子浓度的检测.研究表明,该传感结构具有体积小、机械强度好、光谱品质好、灵敏度高等优点.     

Influence of laser doping on nanocrystalline ZnO thin films gas sensors

The effect of laser doping of Al on the gas sensing behavior of nanocrystalline ZnO thin films is reported. The doping of Al was carried out by the spin-coating of Al-precursors on nanocrystalline ZnO films followed by a pulsed laser irradiation. The laser-doped films were characterized as a function of laser power density by measuring the optical, structural, electrical, morphological and gas sensing properties of ZnO films. It was found that the laser doping process resulted in an increase of electrical conductivity of ZnO films. The performance of gas sensor was investigated for different concentrations of H2 and NH3 in the air. The results indicate that the laser doping process can be utilized to improve the sensor characteristics such as sensitivity and response time by optimization of laser power density. The optimum laser power is interpreted as the critical power level required to compete the effective doping versus developing the effective grain boundaries. Also, the selectivity of laser-doped ZnO sensors for H2 was studied for a likelihood practical gas mixture composed of H2, NH3 and CH4. It is found that these films can be optimized to develop H2 and NH3 sensors in PPM level with a higher selectivity over other reducing gases.     

高灵敏度光纤气体传感器的研究

研究了差分吸收式光谱吸收型光纤气体传感器．基于NO2的光谱吸收特性,设计了一种检测NO2浓度的光纤传感系统,以LED作为光源,采用双波长差分检测技术,有效消除了由光源、光纤和传感头的不稳定所引起的检测误差,提高了检测灵敏度,大大增加了该传感器的适用性．     

掺Nd^3＋光纤环形激光器及其对激光陀螺的可能应用

报道用Ar~ 激光泵浦抛磨型掺Nd~(3 )光纤定向耦合器构成的环形腔、环形激光器的激光阀值、双端输出功率、光谱、偏振等光学特性,并讨论其对激光陀螺应用的可能性。     

A continuous-wave Raman silicon laser

Achieving optical gain and/or lasing in silicon has been one of the most challenging goals in silicon-based photonics because bulk silicon is an indirect bandgap semiconductor and therefore has a very low light emission efficiency. Recently, stimulated Raman scattering has been used to demonstrate light amplification and lasing in silicon. However, because of the nonlinear optical loss associated with two-photon absorption (TPA)-induced free carrier absorption (FCA), until now lasing has been limited to pulsed operation. Here we demonstrate a continuous-wave silicon Raman laser. Specifically, we show that TPA-induced FCA in silicon can be significantly reduced by introducing a reverse-biased p-i-n diode embedded in a silicon waveguide. The laser cavity is formed by coating the facets of the silicon waveguide with multilayer dielectric films. We have demonstrated stable single mode laser output with side-mode suppression of over 55 dB and linewidth of less than 80 MHz. The lasing threshold depends on the p-i-n reverse bias voltage and the laser wavelength can be tuned by adjusting the wavelength of the pump laser. The demonstration of a continuous-wave silicon laser represents a significant milestone for silicon-based optoelectronic devices.     

被动锁模光纤激光器中窄带滤波器对多脉冲产生的影响研究

通过实验研究了在被动锁模掺铒光纤环形激光器中加入窄带滤波器对多脉冲产生的影响.在激光器的腔内插入一个窄带光纤布拉格光栅（FBG）,限制激射带宽,可以在低阈值的情况下产生多脉冲.多脉冲的个数取决于泵浦功率的设置,激光器输出脉冲的个数可以分立可调.另外,实验中也观察到多脉冲的混沌态.数值模拟进一步证实了实验结果.实验表明,窄带滤波器可以加强多脉冲的产生,这有助于进一步理解光纤激光器中多脉冲的形成机制.     

基于空芯光子晶体光纤的反射式气体传感器

以光子晶体光纤(PCF)为研究对象,以提高气体测量灵敏度为研究目标,提出一种反射式的光纤气体传感技术.首先,利用宽谱光源谐波检测技术,并结合实际应用需求,设计了基于空芯PCF的反射式气体传感系统,并详细分析了系统的工作原理.然后,针对空芯PCF与单模光纤耦合困难、气体填充时间长的问题,设计了集密封、固定及连接于一体的机械耦合装置作为测量气室.最后,以乙炔气体为例,测试了该系统的传感特性,体积分数分辨力可达0.02%,最大相对误差为1.39%.该技术将进一步推动PCF在气体传感中的应用,并为其在实际气体浓度测量中的应用提供了理论和实验基础.     

光纤气体传感机理研究

研究了光纤CO2气体的传感机理。根据扰模理论,讨论了光纤纤芯和包层与外界介质之间的能量转换关系,并用CO2作扰动气体,进行光纤CO气体传感实验,得到光纤CO气体传感灵敏度及回归曲线。结果表明,对于不同的扰动程度,光纤传感的灵敏度与扰动有一定的线性关系。用光纤做成的CO2气体传感器结构简单,可应用在许多领域。