天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
在远距离相干测量系统中，分布反馈式半导体激光器（DFB-LD）以其直接高速调制特性、低成本、可批量生产等优势成为精密遥测系统的核心光源，因此对DFB-LD的窄线宽和短时频率稳定性提出了更高的要求。为了实现DFB-LD的频率稳定，通过边频锁定与光电反馈回路的方法将激光频率锁定在H13C14N气体吸收谱线1548.956 nm的一侧。将光电探测模块、后续误差信号生成与处理模块和激光器驱动模块集成在一块模拟电路板上，从而有效地降低了系统的噪声；使用除法器代替减法器来产生鉴频信号，大大提高了系统灵敏度和稳频精度；通过这两项技术的改进，将DFB-LD的秒级频率稳定度提高了两个数量级，从稳频前的秒级频率稳定度3.67 × 10−8提高到稳频后的秒级频率稳定度2.34×10−10。实验结果表明，该DFB-LD稳频方案具有高的稳频精度，且系统结构简单、体积小、可批量生产，适合于无人机机载应用场景，是远距离相干测量系统的理想光源。
稳频技术 DFB激光器 模拟电路 光电反馈 frequency stabilization technology DFB laser analog circuit photoelectric feedback 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210435
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜的工作在耗散孤子共振(DSR)区域的被动锁模掺铒光纤激光器,分别在反常和正常色散区获得了方波脉冲输出。在腔内净色散值约为-0.32ps 2的反常色散区,当泵浦功率为481.2mW时,获得了最大时域宽度为33ns、单脉冲能量约为12.4nJ的方波脉冲。通过在腔内插入一段7m长的色散补偿光纤,使激光器工作在腔内净色散值约为2.85ps 2的正常色散区,在同样的泵浦条件下,获得了最大时域宽度为34.3ns、单脉冲能量约为9.42nJ的方波脉冲。这表明在满足腔内参数平衡的条件下,DSR方波脉冲可同时在反常和正常色散区产生。另外,还研究了泵浦功率对方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量的影响,结果表明,随着泵浦功率的增加,方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量均呈线性变化。
激光器 光纤激光器 耗散孤子共振 方波脉冲 非线性光纤环形镜 色散管理 中国激光
2020, 47(12): 1201006
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤光学及光通信实验室, 天津 300072
2 天津光电集团有限公司, 天津 300384
报道了一种基于非线性光纤环形镜(NOLM)、工作在耗散孤子共振(DSR)区的长腔被动锁模掺镱光纤激光器,该激光器谐振腔的总长度约为1502 m,可以输出重复频率为133.18 kHz的高能量方波脉冲,且输出脉冲的宽度和单脉冲能量均随泵浦功率的增大而呈线性增大。当泵浦功率增大到414.47 mW时,输出的方波脉冲具有最大宽度(761.6 ns),同时单脉冲能量达到了最大值(60.2 nJ)。通过改变NOLM中单模光纤的长度,进一步研究了谐振腔长度对输出方波脉冲特性的影响,结果表明:谐振腔越长,所得DSR方波脉冲越宽,脉冲峰值功率越低。
激光器 耗散孤子共振 方波 被动锁模 光纤激光器 非线性光纤环形镜
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，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
在现有的激光雷达技术中，频率调制连续波体制的激光雷达相比于传统的飞行时间激光雷达具有分辨力高、测量准确度高、设备轻巧、功耗低等优势；得益于使用连续光信号进行测量，调频连续波激光雷达还具有高灵敏度、信息量丰富、处理解调容易等特有的性能。对高分辨力、高准确度的探测需求而言具有很强的竞争力，并具有非常好的集成化、小型化、低能耗的潜力。本文介绍了调频连续波激光雷达的基本工作原理和重要参数，根据实现频率调制连续波的激光光源方案，分类介绍了近十几年来调频连续波雷达的研究进展，并探讨了各种方案的特点。
激光雷达 频率调制 分辨力 相干检测 LiDAR frequency modulation resolution coherent detection
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
2 山东大学苏州研究院, 江苏 苏州 215123
对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究, 分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真, 发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加, 随孤子脉冲宽度以及光纤色散的增加而减小。对2 km单模光纤中的孤子自频移效应进行实验研究, 通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64 nm的连续可调谐移频, 所得结果与数值仿真结果一致。研究表明, 通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数, 可以有效地调节孤子频移量, 这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。
非线性光学 光孤子 孤子自频移 非线性光纤光学 分步傅里叶方法 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101902
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
利用平面波展开法对二维正方晶格光子晶体波导进行了理论研究和分析。通过减小一排介质柱半径至原来的一半以及直接去除一排介质柱分别获得了0.066c和0.083c的最大群速度, 对应的带宽分别为0.060(ωa/2πc)和0.062(ωa/2πc), 得出了通过减小介质柱的半径比去除一排介质柱可获得更优慢光效果的结论。进一步分析了缺陷柱半径的变化对导模色散曲线及群折射率曲线的影响, 发现当缺陷柱半径在低于介质柱半径的范围内变化时, 导模曲线随着缺陷柱半径的增加而向低频方向移动, 且渐趋平坦, 亦即群速度变小。研究结果对优化正方晶格光子晶体慢光波导提供了理论依据。
慢光 光子晶体波导 平面波展开法 slow light photonic crystal waveguide plane wave expansion method
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
提出了一种利用射频控制信号对多波长光纤激光器输出的多波长信号进行整体精密调谐的方法。通过在多波长光纤激光器腔外放置射频信号控制的单边带（SSB）调制器，实现了65个波长整体精密调谐。通过改变射频驱动信号频率，可以实现多波长整体在150 MHz～12 GHz范围内的任意调谐，最低对应1.2 pm的调谐量。且调谐步长由射频控制信号决定，可精确到1 Hz。多波长整体调谐前后，多波长间隔始终保持50 GHz不变，各波长的边模抑制比(SMSR)均可达到20 dB。
光纤光学 高精度调谐 多波长光纤激光器 单边带调制器 射频
天津大学精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室，天津 300072
利用包含喇曼增益、抽运消耗、自相位调制、交叉相位调制和群速度色散效应的耦合非线性薛定谔方程组，对千瓦级高功率纳秒脉冲在单模光纤中的传输特性进行了模拟计算.分析了输入脉冲和斯托克斯脉冲的演化过程，研究了大模面积光纤对受激喇曼散射的抑制作用.研究结果表明，采用模面积为530 μm2的光子晶体光纤作为惯性约束聚变脉冲整形系统的传输介质，能有效抑制受激拉曼散射，不但信号衰减较小，而且中心凹陷程度较低.
高功率纳秒脉冲 受激喇曼散射 大模面积光纤 非线性 High-power nanosecond optical pulse Stimulated Raman scattering Large mode area fiber Nonlinearity
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
对谐波锁模掺铒光纤激光器的稳定性进行了实验研究.采用再生锁模技术控制腔长变化对稳定性的影响,提出了在腔内利用缠绕光纤法替代保偏光纤以获取偏振稳定机制的方案,并进行了相关实验.利用自相位调制十频谱滤波抑制超模噪音,实验中当抽运功率在50 mW以上时就足可以抑制超模噪音.实验结果表明:采用以上三种措施能够较好地解决影响谐波锁模光纤激光器稳定的温漂、偏振起伏和超模噪音问题,从而大大提高了谐波锁模光纤激光器的稳定性.
谐波锁模光纤激光器 再生锁模技术 超模噪音 稳定性
天津大学精密仪器与光电子工程学院教育部光电技术重点实验室，天津 300072
对光纤熔锥耦合器拉制过程中的偏振调制效应作了定性的理论分析，耦合区内的几何双折射和应力双折射导致的对称模和反对称模在x偏振方向和y偏振方向上的传播常数差不一致，从而引起两个方向的偏振光耦合的空间周期不同，存在相位差别，当相差正好达到π时实现偏振分离。在此基础上制作了熔锥型偏振分束器，消光比达到了16．5dB。
光通信 偏振分束器 偏振调制效应 熔融拉锥 消光比 optical communication polarization beamsplitter polarization modulating effect fused biconical taper extinction ratio inction ratio
