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单频窄线宽光纤激光器

导读: 通过光纤激光器输出光分束反馈与腔内振荡激光在增益介质中干涉,形成移动增益光栅与折射率光栅,不仅能够实现纵模的选择,而且能有效地抑制跳模

  本文介绍一种基于自反馈光注入的单频窄线宽光纤激光器激光器采用线形腔结构,用高掺杂Er3+光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈与腔内振荡激光干涉,形成折射率光栅与增益光栅共同作用选择纵模,获得稳定的1549.85 nm单频窄线宽激光输出。在975 nm单模激光二极管(LD)抽运下,激光器的抽运阈值光功率为13 mW。当抽运光功率为112 mW时,最大输出信号光功率为30.6 mW,对应的光-光转换效率为27.3%,斜率效率为30.2%,信噪比大于50 dB。采用延时自外差方法测量线宽,当使用30 km单模光纤延迟线时,测量得到激光器的3 dB线宽为4.0 kHz。

  单频窄线宽光纤激光器在密集波分复用系统、相干光通信系统、分布式光纤传感器以及微波光子等方面有重要的应用,尤其是长距离分布式光纤传感器非常需要线宽kHz量级的长相干长度光源。单频窄线宽光纤激光器可采用线形腔或环行腔结构。但无论是采用线形腔还是环形腔,为获得稳定的单频窄线宽激光,需要通过腔形结构设计消除多纵模振荡,并抑制跳模;或是对输入腔内的较大线宽激光进行线宽压缩,即是光谱线宽压缩,以获得窄线宽激光输出。腔形结构设计主要有采用超短线形腔结构,增大纵模间距,获得单频激光输出;或在腔内插入高精细度的窄带滤波器选模,获得单频激光输出;或在线形腔中加入偏振态控制元件,控制相遇两光波的偏振态消除空间烧空效应,抑制多纵模振荡;或在激光腔内加入可饱和吸收体,形成增益栅选模,抑制跳模,获得单频激光输出。光谱线宽压缩则主要采用布里渊增益谱线宽压缩,或通过与腔外注入光混频干涉形成折射率光栅与增益光栅选模,获得窄线宽激光输出。通过腔形结构保证单频运转的光纤激光器,其输出线宽通常可小于10 kHz。

  利用输出信号光分束反馈注入谐振腔内,在增益介质中与腔内振荡激光干涉,形成光致折射率光栅与增益光栅,两者共同作用选择纵模,并有效地抑制跳模,获得稳定的单频窄线宽激光输出。该光纤激光器不仅结构简单、全光纤化,而且光谱线宽窄、频率稳定和信噪比高,能够应用于密集波分复用系统、相干光通信系统和分布式光纤传感器等领域。

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