基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器

发布时间：2021-11-03 08:33

　　提出一种基于随机光栅与高反射布拉格光栅（FBG）相结合的可调谐随机光纤激光器。利用980nm泵浦光源泵浦一段7m长的掺铒光纤（EDF）进行增益放大,由随机光栅提供随机反馈。随机光栅长7cm,具有约10 000个折射率修改点,这些点由飞秒激光逐点写入,并沿光纤方向随机分布,两点相邻间隔小于10μm。同时,利用中心波长为1 548nm的高反射FBG来组成半开放腔结构,实现了随机激光的输出。实验测得的泵浦阈值功率仅为18mW,斜率效率高达13.2%,并通过改变FBG的中心波长,实现了输出激光波长的可调谐,调谐范围为4.45nm（1 548.04～1 552.49nm）。得益于半开放式激光腔的设计和EDF的高增益,整个系统具有阈值低、效率高、结构简单等优点。 

【文章来源】：半导体光电. 2020,41(04)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器的实验装置图

图1 基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器的实验装置图随机光纤激光器的工作原理为：泵浦光通过WDM耦合进入EDF，对其进行激励，铒离子吸收泵浦光能量后，从基态跃迁至高能级状态，然后以无辐射的方式跃迁到亚稳态能级，铒离子不断吸收泵浦光能量而在上能级聚集，当其数目达到一定值后，会从亚稳态跃迁到基态并辐射光子，最终实现能级间的粒子数反转，从而产生受激辐射，对通信波段的光进行光增益放大。一方面，由于随机光栅的随机分布反馈作用，在经过FBG的高反射之后，光增益会在EDF中放大。随着泵浦功率的增加，当系统的总增益克服了激光腔中的总损耗时，就会发生谐振，形成随机激光的输出。在这个过程中，随机光栅的点间距是随机分布的，所以其提供反馈的谐振腔的腔长和相位都不是固定的，因此该系统为随机光纤激光器。另一方面，在实现随机激光的输出后，利用应力调谐装置对高反射FBG施加轴向应变，通过改变高反射FBG的中心波长，来实现可调谐随机光纤激光器。

这可能是因为泵浦功率的增加导致了更多的激光模式被激发，而这些模式的波长并不完全相同，从而导致激光发射光谱的展宽和波长发生变化。同时，由于高反射FBG会将谐振腔的大部分功率都返回光学谐振腔，从而进一步加强腔内的模式竞争。除此之外，激光功率的增加会引起非线性效应，这也会使激光光谱变宽，从而影响激光的输出光谱。为了进一步研究该随机激光器的输出特性，不对FBG施加任何应力，将泵浦功率维持在300mW的最大功率，在25℃的实验室环境下，每2.5min测量一次随机激光输出光谱，总共测10次。测量结果如图4所示，可以得出波长和功率波动分别为0.04nm和1.5dB。可见光纤布拉格光栅窄宽带的滤波作用，使得输出激光的中心波长较为稳定。另一方面，在该泵浦功率下，激光腔内的模式竞争比较强烈，尤其是前5min和5～10min的功率波动比较明显，10min之后波动趋缓。该实验结果表明激光结构具有良好的稳定性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]低阈值随机分布反馈光纤激光器的输出特性[J]. 朱俊梅,张伟利,饶云江,王子南,贾新鸿,吴宇,龚元.  中国激光. 2013(03)
[2]随机分布反馈光纤激光器研究进展[J]. 胡朋兵,董新永.  激光与光电子学进展. 2011(11)



本文编号：3473373