中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
中红外波段激光光源在环境监测、材料加工、外科手术、**等领域发挥重要作用。泵浦低损耗、高浓度Er3+掺杂ZBLAN(Er∶ZBLAN)光纤是产生近3 μm激光输出的主要手段之一，相较于其他同波段固态激光器，Er∶ZBLAN光纤激光器具有易集成、效率高,可采用激光二极管直接泵浦等优势，性能日渐提升的Er∶ZBLAN光纤激光器有望成为3 μm波段最先发展成熟、走向应用的激光光源。本文主要介绍Er∶ZBLAN光纤激光器工作原理和发展现状，对三种不同的Er∶ZBLAN光纤激光器存在的问题进行分析和总结，最后对Er∶ZBLAN光纤激光器发展趋势进行展望。
中红外 激光输出 能级结构 Er∶ZBLAN光纤 连续光纤激光器 脉冲光纤激光器 波长可调谐光纤激光器 midinfrared laser output energy level structure Er∶ZBLAN fiber continuous fiber laser pulsed fiber laser wavelengthtunable fiber laser
中国民航飞行学院 空中交通管理学院, 四川 广汉 618307
研制了一台高速波长连续扫描光纤激光器。使用SOA作为增益介质, 用高速可调谐法珀滤波器作为波长调谐器件, 构成的环形腔激光器。测量结果表明, 激光器的平均输出功率2.6mW, 波长扫描范围40nm, 波长扫描范围内功率波动范围小于±0.4dBm, 线宽小于0.01nm, 扫描速度达到2kHz。
激光器 可调谐光纤激光器 可调谐法珀滤波器 半导体光放大器 fiber optical tunable laser fiber optical Fabry-Perot tunable filter semiconductor optical amplifier (SOA)
1 中央民族大学理学院, 北京 100081
2 北京邮电大学信息光子学与光通信研究院, 北京 100876
3 大恒新纪元科技股份有限公司光电研究院, 北京 100085
4 Electron Science Research Institute, Edith Cowan University, Joondalup, WA, 6027, Australia
相比较于液晶空间光调制器，数字微镜晶片（DMD）具有开关速度快、显示精度高、偏振不相关、衍射效率高和宽带调制等优势。研究利用DMD的衍射效应作为波长选择器，将其应用于可调谐光纤激光器中，理论推导这种二维DMD光栅的衍射效率与入射光角度，像素间距等物理量之间的定量关系，重点讨论了两种不同像素间距的0.7″和0.55″DMD在单像素因子和多像素干涉共同作用下的衍射级数和强度分布。研究结果表明：0.7″DMD在光强不显著为零且满足实验约束条件下，允许出现4个干涉极大值，但由于极大值位置均远离闪耀条件，因此光强相对较弱。0.55″DMD仅出现1个干涉极大值，且接近闪耀条件，因此光强和效率均明显高于0.7″DMD的情况。由此可见，在可调谐光纤激光器中，利用0.55″DMD光栅作为波长选择器更有利于减小衍射损耗，提高系统稳定性。
非线性光学 光栅 数字微镜晶片 可调谐光纤激光器 单像素因子 多像素干涉
河北师范大学物理科学与信息工程学院河北省薄膜材料实验室, 河北 石家庄 050016
研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器利用由单模多模单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上，两端分别与一段单模光纤相连，通过调整偏振控制器的状态，实现了中心波长1542~1560 nm的不同激光输出。单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为18 nm，边模抑制比大于40 dB，3 dB线宽为0.096 nm；进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率，实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。对于可调谐的多波长激光器，通过调整偏振控制器的状态，可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。
激光器 可调谐光纤激光器 多模光纤滤波器 全光纤
大连理工大学物理与光电工程学院， 辽宁 大连 116024
光声光谱技术用于检测低浓度乙炔气体具有灵敏度高、连续和快速实时在线测量的特点。采用近红外可调谐掺铒光纤激光器(TEDFL)串接大功率掺铒光纤放大器(EDFA)作光源，采用一阶纵向共振式双程吸收光声池，并运用波长调制和二次谐波检测技术，研制出一种新的高灵敏度微量气体近红外光声光谱分析仪。在常温常压下对低浓度乙炔气体的实验测量结果表明，该系统的极限检测灵敏度达到1.3×10-9，其线性响应相关度达到0.99957，能够满足工业、环境监测和电力系统等对乙炔检测和分析的需要。
光声光谱学 光声光谱仪 可调谐光纤激光器 光纤放大器 波长调制 乙炔
1 南开大学物理科学学院, 天津 300071
2 天津市信息光子材料与技术重点实验室, 天津 300071
采用闪耀光栅作为色散元件,构建了前向、后向输出两种结构的可调谐掺Yb3+光子晶体光纤激光器,并对其输出特性进行了分析研究。在抽运功率5.75W时,前向输出结构实现了1050.6～1110.2 nm的连续调谐输出,光谱线宽约0.1 nm,边模抑制比大于44 dB。在调谐激光波长为1085 nm时,得到最高输出功率677 mW。结构改进的后向输出结构的可调谐输出结构在抽运功率4.43 W,调谐波长1075 nm,实现了2.21 W的功率输出,斜率效率为73％;调谐范围50.9 nm(1042.1～1093 nm),光谱线宽小于0.08 nm,边模抑制比大于50 dB。两种结构的可调谐激光器输出均为线偏振光,偏振度大于89.5％。
光纤激光器 调谐光纤激光器 闪耀光栅 掺Yb3+光子晶体光纤
提出一种非对称窄带光纤环形反射镜结构的可调谐掺铒光纤激光器.980nm泵浦光对掺铒有源光纤进行抽运,高双折射光纤、偏振控制器(PC)和光纤耦合器构成窄带光纤反射镜,窄带光纤反射镜和普通光纤反射镜组成激光谐振腔,利用窄带光纤反射镜工作带宽纳米量级的特性得到单纵模激光.调整偏振控制器改变反射镜对不同波长的反射率,实现可变波长的激光输出.实验表明,该激光器的工作带宽为8nm,120mW泵浦光条件下最大输出功率为4mW,3dB带宽(脉冲的半高宽度)小于0.2nm,边模抑制比为20dB以上,在1527nm～1535nm的波长范围内观察到稳定激光输出.
可调谐光纤激光器 窄带光纤环形镜 偏振控制器 耦合器
1 北京工业大学,应用数理学院,北京,100022
2 南开大学,现代光学研究所,天津,300071
为了克服复用传感系统中光源带宽及功率的制约,有效地扩大多点检测的范围,采用波分和时分复用传感技术,设计了可调谐光纤激光器作为传感系统的光源.基于耦合模方程的理论,对匹配光栅调谐光纤激光器波长扫描寻址解调方法进行了理论分析和实验研究.实验中采用可调谐光纤激光器对由4个光栅组成的两个光栅串成功地进行了波分和时分复用传感,实验获得的应变分辨率为2.9με/step.该传感系统具有经济实用性、信噪比高、可复用数目大等特点,对于多点检测的传感网络具有较大的实用价值.
光纤光栅 可调谐光纤激光器 阵列传感 波分和时分复用
1 哈尔滨工业大学应用物理系,哈尔滨 150001
2 黑龙江大学电子工程学院,哈尔滨 150080
频域光纤光学双稳态是光学双稳态原理和现代光纤技术的有机结合，具有广阔的应用前景。本文综述了基于可调谐激光器的电光混合型和本征型频域光学双稳态的工作机制和最新研究进展，并对这种器件在光纤激光稳功率器、光开关和数字式光纤传感器等方面的应用进行了讨论。
可调谐光纤激光器 频域光学双稳态 功率稳定器 光开关 数字型光纤传感器
提出了一种新型的可调谐光纤激光器,其谐振腔是由声光可调谐波长滤波器(AOTF)和掺铒光纤构成的Fabry-Perot腔.该激光器具有调谐方便,调谐速度快和调谐范围大的优点.在忽略激发态吸收和放大的自发辐射情况下,对该激光器的线宽和调谐特性以及阈值抽运功率和斜率效率进行了理论计算.在中心工作波长1550 nm处,得到输出峰值的半极大值线宽(FWHM)约为0.26 nm,并且在1550 nm附近,声波频率每改变1 MHz所调谐的峰值波长间隔约为8.95 nm.理论上,调谐范围只受掺铒光纤增益和滤波器带宽的限制.计算结果表明,该激光器的阈值抽运功率和斜率效率分别为0.795 mW和15.15%.
光电子技术 可调谐光纤激光器 声光可调谐滤波器 Fabry-Perot谐振腔 掺铒光纤
