光纖式1550nm脈沖激光解決方案 - 筱曉光子

更新時間：2022-03-29

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現(xiàn)如今，光纖激光器憑借它體積小、成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)、光束質(zhì)量好等優(yōu)勢，已逐漸成為國內(nèi)外用于研發(fā)與應(yīng)用的主流激光器之一。以1550 nm光纖激光器為例，其激光器的基本結(jié)構(gòu)十分簡單，如下圖所示，將980 nm的半導(dǎo)體激光作為泵浦光（PUMP），通過波分復(fù)用（WDM）耦合進(jìn)光纖激光器的諧振環(huán)，激發(fā)環(huán)內(nèi)的摻鉺有源光纖，在諧振環(huán)中受激輻射生成1550 nm激光。隔離器（ISO）是為了抑制另一個方向的激光，增加輸出效率。在正確的諧振方向下，激光每傳輸一圈后通過10：90耦合器進(jìn)行分束，提取10%的能量作為輸出光，剩下的90%繼續(xù)在環(huán)內(nèi)被摻鉺光纖放大。

1550nm光纖連續(xù)激光器結(jié)構(gòu)圖

將該激光器的輸出光送入光譜儀（Anritsu MS9740B），測的光譜圖如下，激光的線寬為0.127 nm，信噪比約為60dB。此外，通過控制光纖中激光的偏振狀態(tài)，還可以實現(xiàn)激光的波長調(diào)諧。

在此基礎(chǔ)上，通過非線性偏振演化（nonlinear polarization evolution）鎖模技術(shù)，我們初步實現(xiàn)了對該1550 nm連續(xù)光的脈沖化，通過降低腔內(nèi)損耗、調(diào)節(jié)泵浦功率和增加有源光纖長度，在未來有望將脈寬縮短到數(shù)個ps的級別。

非線性偏振演化鎖模技術(shù)就是在連續(xù)激光器的光路基礎(chǔ)上，在環(huán)中添加一對偏振控制器（PC）和一個起偏器,如下圖所示。當(dāng)激光在光纖中傳輸時，由于光纖的非線性效應(yīng)，激光的偏振態(tài)會發(fā)生演化，結(jié)合起偏器（Polarizer）將偏振演化轉(zhuǎn)化為功率演化，實現(xiàn)脈沖化。

非線性偏振演化鎖模技術(shù)實現(xiàn)的1550nm脈沖激光器光路圖

脈沖光的測量結(jié)果如下,依次為激光光譜圖、脈沖波包波形圖（受限于探測器的響應(yīng)時間）、脈沖頻譜圖（重復(fù)頻率為15MHz）、自相關(guān)儀器測得的脈寬圖（脈寬為14.26ps，比例系數(shù)為15.5ps/ms）：

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