1 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900
为了对硝酸钆进行高灵敏检测，研究一种基于微纳光纤干涉仪的光纤环腔激光传感器。制备了一种具有双锥结构的微纳光纤干涉仪，微纳光纤的强倏逝场可与外界环境或周围介质发生有效相互作用，且倏逝场随着光纤双锥结构直径的减小不断增强，折射率传感的灵敏度指标也有显著提高。实验结果表明：当微纳光纤的直径为20 μm时，传感器的折射率灵敏度达1925 nm/RIU；对于硝酸钆溶液的质量浓度，该传感器的灵敏度高达0.172 nm/（mg·mL-1）。此外，该光纤环形激光传感器具有灵敏度高、结构紧凑等优点，在生物修饰和化学传感等方面有广阔的应用前景。
传感器 光纤环形激光器 微纳光纤 倏逝波 折射率测量 硝酸钆测量 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0528002
重庆理工大学理学院绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室, 重庆 400054
本文提出一种基于半导体光放大器(SOA)光纤环形激光器的智能光纤动态应变传感系统,并采用自适应光折变双波混频技术对其进行解调,解调过程中无需对准静态应变和温度进行任何主动补偿。当FBG(Fiber Bragg Grating)传感器的反射光谱因动态应变而发生改变时,则激光输出的波长会相应移动,随后转换为相应的相移并由InP∶Fe光折变晶体双波混频干涉仪解调。实验结果表明,该传感系统能够测量50~464 kHz之间的动态应变且灵敏度高于0.5με Hz -1(ε为应变)。在InP∶Fe光折变晶体中同时对三个FBG传感器的动态应变进行解调,实验证实双波混频干涉仪的多路复用是切实可行的。
光学学报
2021, 41(13): 1306021
1 国防科技创新研究院, 北京 100071
2 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410073
跳模会导致单波长光纤环形激光器相干性有不同程度的退化,严重影响光学系统的性能。设计一种基于匹配干涉仪的相干坍塌抑制方案,分析抑制机理。并分别搭建臂差可调的空间光匹配干涉仪(SLMI)和全光纤结构匹配干涉仪(AFMI),通过实验对抑制效果进行方案验证。结果表明:当SLMI的等效臂差不断逼近理论值时,可监测到多模匹配干涉现象,该现象等效于单纵模激光干涉,从而实现相干坍塌抑制;AFMI结构紧凑,便于嵌入光纤相干探测系统中,能有效抑制随机跳模引入的相干坍塌和相位噪声谱级的大幅上升,降低系统虚警概率。作为一种被动手段,匹配干涉仪对抑制或规避模式失稳引起的相干坍塌具有指导意义。
激光技术 光纤环形激光器 跳模 相干坍塌 匹配干涉
军事科学院后勤科学与技术研究所，北京 100166
针对光纤环形激光器输出所表现出的复杂多纵模振荡现象，在实验研究中，采用光学外差并结合射频频谱仪的探测方法，对两种外加调制工作状态下光纤环形激光器的模式动态输出进行了实时测量与时频分析。通过对光纤环形激光器系统输出的总光强信息与探测范围内获取到的多纵模动态特性进行同步提取与时频分析，将光纤环形激光器输出动态特性的研究范畴从总光强表现出的低维混沌特性扩展到多纵模具有的高维混沌信息。根据实验结果分析多纵模强度随时间的演化行为与总光强输出的内在关联，以及掺铒光纤环形激光器输出在外部调制状态下的内在动力学特性。
光纤环形激光器 多纵模检测 混沌特性分析 频率动态 fiber ring laser multi-mode detection chaotic characteristic analysis frequency dynamic
1 国防科技大学海洋科学与工程研究院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
检测光纤环形激光器输出模式的动态特性是实验与工程应用的难题之一。在不同抽运强度以及长时间运转条件下,激光器会输出复杂的模式动态现象。受限于实验手段，目前的实时测量系统局限于仅获取激光器的输出强度信息而无法准确获取更多的模式动态特性。基于这一点，报道了采用光学外差的测量方法，搭建相应的实验装置测得待测光纤环形激光器与参考光源的拍频信号。实验中可实时获取包括跳模以及频率漂移在内的模式动态时频瀑布图，并提取各模式强度的时间序列，进而能够检测光纤环形激光器输出模式动态特性以及分析模式光强，为控制光纤环形激光器输出以及探究其内在频率动力学特性提供重要的测量手段。
激光器 光学外差 光纤环形激光器 跳模检测 频率动态 中国激光
2015, 42(s1): s102003
1 北京交通大学光信息科学与技术研究所, 北京 100044
2 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
全光再放大、再定时、再整形(3R)技术是未来全光通信网络的发展方向，全光时钟提取是全光3R技术的关键技术之一。随着新型相位调制格式信号的广泛应用，对新型相位调制格式信号的全光时钟提取研究引起了越来越多的关注。基于此，提出了一种基于可调谐解调器的速率可变差分相移键控非归零码(NRZ-DPSK)信号的时钟提取方法。采用自由空间光的斐索干涉仪构成可调谐解调器，将NRZ-DPSK信号转换为含有时钟分量的归零码(RZ)强度信号，调谐范围可覆盖2.5~40 Gb/s。将解调出的RZ信号注入到光纤环形激光器实现了5 Gb/s的长度为27-1的伪随机码NRZ-DPSK信号的全光时钟提取，其消光比高于10 dB。
光纤光学 差分相移键控非归零码 时钟提取 自由空间可调谐解调器 光纤环形激光器 中国激光
2014, 41(11): 1105010
1 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
2 上海大学通信与信息工程学院, 上海 200072
双向半导体光放大器(SOA)光纤环形混沌激光器输出波形呈帧型结构，相邻帧波形具有相似性且受到外界扰动时其相似性下降。为了获得相似性高且一致性好的混沌波形以准确检测扰动的发生，实验研究了影响该激光器相邻帧相似性的各种因素，包括SOA 性能及其驱动电流、系统结构的对称性、输出耦合比以及光纤环长。以相邻帧互相关峰值的平均值考察其相似性，最大偏差衡量其一致性。结果发现，具有偏振保持特性的光功率放大器(BOA)是最适合的有源器件，且其驱动电流越大，相邻帧相似性越好。只要调整偏振控制器使得输出混沌波形呈连续窄带谱的类正弦信号，则系统结构的对称与否、耦合比和光纤环长都不影响其相邻帧的相似性，但光纤环长却影响系统的灵敏度。考察了系统的工作稳定性，5 min 左右相邻帧相似性的波动在10-3 量级。
非线性光学 传感器 光纤环形激光器 半导体光放大器 互相关 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 081402
电子科技大学通信与信息工程学院, 光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都611731
首次将超长光纤环形激光器的光放大应用于布里渊光时域分析(BOTDA)传感系统, 以延伸传感距离。 通过对布里渊泵浦消耗、 拉曼泵浦相对强度噪声（RIN）转移的抑制及拉曼泵浦功率分布的优化, 基于对布里渊增益谱分析的原理在94 km的传感距离上实现了3 m空间分辨率, 以及全程28 με/1.4 ℃应变/温度精度。
布里渊增益谱 光纤传感 超长光纤环形激光器 分布式放大 Brillouin gain spectrum Fiber sensor Ultra-long fiber laser Distributed amplification 光谱学与光谱分析
2014, 34(5): 1191
1 贵州大学理学院贵州省光电子技术与应用重点实验室， 贵州 贵阳 550025
2 天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室， 光电信息技术科学教育部重点实验室， 天津 300072
分析并实验验证了一种全光纤锁模激光器结构的全光时钟提取方案。方案中，采用高非线性光纤(HNLF)替代传统结构中的半导体光放大器(SOA)，利用光纤中的交叉相位调制(XPM)效应实现腔内的非线性调制，避免了以SOA作为非线性光调制器件的锁模激光器全光时钟提取方案中，由于载流子恢复时间较长从而限制工作速率的缺点，以达到突破“电子瓶颈”的目的。理论分析了光纤中交叉相位调制的特性以及环形锁模腔的时钟提取原理，并通过实验，从40 Gbit/s的光归零码(RZ)信号中提取出了高质量的光信号时钟。该方案可以直接在更高速率条件下工作。
光纤通信 全光时钟提取 交叉相位调制 光纤环形激光器
江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
对环形腔光纤激光器的光反馈效应进行了理论分析和实验观测,根据掺铒光纤的速率方程推导得出激光器腔内光反馈系统的输出变化,在数值模拟中建立模型进行了分析。实验观测结果显示环形腔光纤激光器光反馈系统的输出与传统的激光自混合干涉有着相同的相位灵敏度。由于该系统的光反馈是在激光腔内获得,激光器本身不仅作为了传感的光源,同时也成为了传感的敏感元件,从而为光纤激光器的有源传感提供了理论基础及实验技术。
光反馈 光纤环形激光器 有源传感 optical feedback fiber ring laser active sensor
