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光纤锁模激光器：从单模时域耗散孤子锁模到多模时空耗散孤子锁模（特邀）

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中国激光 2024年第1期 77-91页

作者：高晨心曹博鲍成英杨昌喜肖晓晟清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京邮电大学电子工程学院信息光子学与光通信全国重点实验室

在光纤锁模激光器中，模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程，产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器，锁模机理从一维（1D）时域耗散孤子锁模发展到... 详细信息

在光纤锁模激光器中，模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程，产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器，锁模机理从一维（1D）时域耗散孤子锁模发展到了（3+1）维时空耗散孤子锁模。通过深入理解耗散孤子的产生机理，有望进一步推动光纤锁模激光器在科学和应用领域的发展，为更多领域带来更多创新和可能性。首先介绍单模光纤锁模激光器中的一维时域耗散孤子锁模，探讨不同色散区域中时域耗散孤子的产生机理；随后介绍多模光纤锁模激光器中时空耗散孤子的最新研究成果，讨论模间色散的补偿方法，揭示其丰富的时空锁模机理和潜在的应用场景；最后对光纤锁模激光器的发展前景进行展望。

关键词：激光器光纤锁模激光器耗散孤子锁模机理非线性光学

基于非线性环形放大镜和微纳光纤锁模激光器的研究现状

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中国激光 2021年第15期48卷 106-121页

作者：张海涛邓德才李宇航祖嘉琦陈俊宇巩马理柳强清华大学精密仪器系激光与光子技术研究室光子测控技术教育部重点实验室北京100084

被动锁模光纤激光器是超快激光家族中的重要成员,凭借光纤的优良特性,如鲁棒性好、结构简单紧凑、稳定可靠等,吸引了相关研究者的广泛关注。近年来,随着光纤制备工艺和锁模技术的不断进步,光纤锁模激光器得到了迅速发展。基于此,描述锁... 详细信息

被动锁模光纤激光器是超快激光家族中的重要成员,凭借光纤的优良特性,如鲁棒性好、结构简单紧凑、稳定可靠等,吸引了相关研究者的广泛关注。近年来,随着光纤制备工艺和锁模技术的不断进步,光纤锁模激光器得到了迅速发展。基于此,描述锁模技术及不同色散区的锁模激光器,并依据锁模机制、脉冲性质等分类叙述,综述了国内外该领域的研究现状和发展趋势,重点阐述全光纤非线性环形放大镜和微纳光纤锁模激光器的研究进展。

关键词：激光技术光纤锁模激光器非线性环形放大镜微纳光纤耗散孤子脉动孤子

大色散稳定腔长的光纤锁模激光器的锁模特性研究

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光学学报 2001年第12期21卷 1474-1477页

作者：于晋龙马晓红冯恩波戴居丰杨恩泽天津大学电子信息工程学院光纤通信实验室

报道了一种新型的采用大色散腔结构的光纤锁模激光器 ,它可以有效地克服激光器腔长抖动对锁模的不良影响。同时 ,实验中发现 ,该结构对超模噪声也有很好的抑制作用。完成了大色散腔、电光调制器调制的 ,稳定的光纤锁模激光器实验 ,得到... 详细信息

报道了一种新型的采用大色散腔结构的光纤锁模激光器 ,它可以有效地克服激光器腔长抖动对锁模的不良影响。同时 ,实验中发现 ,该结构对超模噪声也有很好的抑制作用。完成了大色散腔、电光调制器调制的 ,稳定的光纤锁模激光器实验 ,得到形状为sech2 的光脉冲输出 ,脉冲宽度为 7 6 ps,脉冲带宽积为 0 335。

关键词：大色散稳定腔长光纤锁模激光器锁模特性窄脉冲源

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光纤锁模激光器泵浦噪声抑制技术的研究

光纤锁模激光器泵浦噪声抑制技术的研究

作者：韩江朔雪华东师范大学

学位级别：硕士

随着光纤锁模激光器的飞速发展,其在精密加工、光通信、精密测量等尖端科学领域得到了广泛应用。而随着对光纤激光器研究的逐渐深入,光纤锁模激光器的噪声问题开始受到人们的关注。尤其是在光学时钟标准分发、高速光通信数据传输、光学... 详细信息

随着光纤锁模激光器的飞速发展,其在精密加工、光通信、精密测量等尖端科学领域得到了广泛应用。而随着对光纤激光器研究的逐渐深入,光纤锁模激光器的噪声问题开始受到人们的关注。尤其是在光学时钟标准分发、高速光通信数据传输、光学频率梳等领域,脉冲激光系统中种子源的噪声特性是制约整个系统性能的重要因素之一。因此,为了改善现有的低噪声应用并进一步开拓新的应用领域,必须正确理解、测量和控制光纤锁模激光器的噪声。激光器的噪声来源可以分为泵浦噪声,包括温度变化、机械振动、声音等外部因素引起的环境噪声,以及自发辐射噪声三个主要的来源。本文的主要工作围绕泵浦噪声抑制方法的研究展开。首先,本文基于主方程,围绕光纤锁模激光器的噪声来源,在理论上开展了研究工作,介绍了光纤锁模激光器的噪声基本概念、噪声来源、噪声对激光器参数的影响、噪声测量方法和光纤锁模激光器的数学模型,分析了泵浦噪声和自发辐射噪声的成因;随后设计了一款基于比例-积分-微分(PID)控制原理的低噪声半导体激光器驱动控制模块以提高泵浦激光器的功率稳定性,稳定泵浦光波长,从而减少泵浦激光的噪声;最后针对泵浦噪声向相位噪声的耦合过程,分析了增益过程和色散对激光器噪声特性的影响。本文具体工作内容如下:1.介绍了基于精密的PID环路控制的低噪声半导体激光器驱动电路。该驱动电路使用STM32和精密运放等芯片形成了负反馈环路,完成了对半导体激光器输出光功率和工作温度的精密控制。经过测试,该驱动电路具有良好的泵浦电流-泵浦功率线性度以及可靠性。在10小时的功率稳定性测试中,输出功率标准差仅为9×10W。使用该驱动电路对自主研制的基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)掺铒光纤锁模振荡器进行相位噪声和强度噪声测试。通过PID参数优化,分析了不同的PID设计参数对泵浦激光器噪声得到影响,从而完成了低噪声泵浦激光器驱动模块。2.基于泵浦噪声向激光器输出的相位噪声的耦合过程,对增益光纤设计参数对锁模激光器的相位和强度噪声特性的影响开展了研究工作。实验以自主组建的非线性偏振旋转(NPR)锁模掺镱光纤锁模激光器为基础。为了研究增益参数的影响,实验使用了4种具有不同掺杂浓度的掺镱光纤作为增益光纤,其他的实验条件和激光器参数保持不变。引入噪声传递函数和单边带相位噪声功率谱密度评估相位和强度噪声特性。最后得出结论,使用较低掺杂浓度的增益光纤可以减少泵浦噪声和其他环境噪声向输出相位噪声的耦合过程,抑制相位噪声。3.开展了在腔内不同色散情况下,对锁模激光器的噪声特性的研究。实验使用了自主组建的非线性偏振旋转(NPR)锁模掺镱光纤锁模激光器,通过调节光栅对之间的间距,改变锁模激光器的腔内净色散量。经过对噪声传递函数和单边带相位噪声功率谱密度的测量得出结论,当振荡器保持在腔内净色散在零附近的情况下,振荡器拥有更加好的噪声特性。

关键词：光纤锁模激光器相位噪声相对强度噪声 NPR SESAM 传递函数

以光纤锁模激光器为发射源实现4×10Gbit/sOTDM信号330km传输

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以光纤锁模激光器为发射源实现4×10Gbit/sOTDM信号330km传输

全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议（OFCIO’2001）

作者：高以智娄采云姚敏玉李智红张剑锋霍力董毅谢世钟清华大学电子工程系

本文采用非线性偏振旋转自稳幅方法克服超模竞争和张弛振荡引起的短期不稳定现象,采用闭环误差信号反馈控制腔长的方法提高长期稳定性,实现了光纤锁模激光器的长期稳定运转.将稳定运转的光纤锁模激光器用作4×10Gbit/sOTDM光通信实验系... 详细信息

本文采用非线性偏振旋转自稳幅方法克服超模竞争和张弛振荡引起的短期不稳定现象,采用闭环误差信号反馈控制腔长的方法提高长期稳定性,实现了光纤锁模激光器的长期稳定运转.将稳定运转的光纤锁模激光器用作4×10Gbit/sOTDM光通信实验系统的发射光源,并以光电振荡器为帧时钟提取装置,以EA调制器为解复用器,成功地实现了单波长40Gbit/s数据信号在330km SMF中的色散补偿传输.

关键词：光纤锁模激光器光时分复用通信

来源： cnki会议评论

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日本研发88fs全光纤锁模激光器

光机电信息 2010年第3期27卷 51-51页

超短脉冲激光器在科研领域有着举足轻重的地位．目前钛宝石飞秒激光器已经十分成熟。其锁模脉冲宽度可以达到几个飞秒。近年来，其他激光晶体，特别是掺Yb类晶体的飞秒锁模也取得了十分显著的成果。相比而言，光纤飞秒锁模激光器报道不... 详细信息

超短脉冲激光器在科研领域有着举足轻重的地位．目前钛宝石飞秒激光器已经十分成熟。其锁模脉冲宽度可以达到几个飞秒。近年来，其他激光晶体，特别是掺Yb类晶体的飞秒锁模也取得了十分显著的成果。相比而言，光纤飞秒锁模激光器报道不多．且其脉宽一般较宽。

关键词：光纤锁模激光器飞秒激光器超短脉冲激光器研发日本激光晶体脉冲宽度钛宝石

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基于碳化钛的亮暗脉冲可切换锁模光纤激光器

中国激光 2024年第14期51卷 18-25页

作者：陆天一常建华戴腾飞苏友朋崔致远涂倩朱云瀚南京信息工程大学天长研究院安徽滁州239300 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

提出了一种基于碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))的亮暗脉冲可切换锁模光纤激光器。基于光沉积法将制备的Ti_(3)C_(2)T_(x)附着于腐蚀光纤表面,利用光纤倏逝波耦合效应提高光与Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的相互作用。将该器件置于掺铒光纤激光器腔内... 详细信息

提出了一种基于碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))的亮暗脉冲可切换锁模光纤激光器。基于光沉积法将制备的Ti_(3)C_(2)T_(x)附着于腐蚀光纤表面,利用光纤倏逝波耦合效应提高光与Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的相互作用。将该器件置于掺铒光纤激光器腔内,当泵浦功率为110.2 mW时,获得了中心波长为1562.34 nm和1563.11 nm的双波长暗脉冲输出,脉宽为3.8 ns,重复频率为13.5 MHz,信噪比为49 dB。通过调节偏振控制器和泵浦功率,改变腔内偏振态,实现了亮脉冲、暗脉冲、暗亮脉冲对的工作状态切换。该光纤激光器具有产生暗脉冲泵浦阈值功率较低、光-光转换效率更高、可切换的优势,展示了碳化钛在亮暗脉冲光纤激光器中的应用潜力。

关键词：光纤锁模激光器倏逝场亮暗脉冲切换碳化钛

百兆赫兹重频的轨道角动量模式飞秒光纤激光器

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物理学报 2024年第1期73卷 181-192页

作者：吴航陈燎李帅杜禺璠张驰张新亮华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心武汉430074

轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式激光器在大容量通信系统、激光加工、微粒子操作、量子光学领域研究有潜在应用价值.OAM模式飞秒光纤激光器具有结构简单、成本低、峰值功率高等优势而被重点研究.当前OAM模式飞秒光纤激光... 详细信息

轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)模式激光器在大容量通信系统、激光加工、微粒子操作、量子光学领域研究有潜在应用价值.OAM模式飞秒光纤激光器具有结构简单、成本低、峰值功率高等优势而被重点研究.当前OAM模式飞秒光纤激光器在重复频率、脉冲宽度、光谱宽度等关键参数上分别都有突破,但性能难以兼得,且重复频率目前在数十MHz.本文基于模式相位匹配原理,制作了大带宽的模式耦合器,结合非线性偏振旋转锁模机理,通过优化腔内的色散,搭建了百兆赫兹重复频率的OAM模式飞秒光纤激光器.实验结果表明,一阶OAM模式光纤激光器的重复频率可达113.6 MHz,脉冲半高全宽98 fs,10 d B带宽可达101 nm;二阶OAM模式光纤激光器的重复频率可达114.9 MHz,脉冲半高全宽60 fs,10 d B带宽可达100 nm.相对于已报道的方案,本文报道的方案在重复频率、脉宽和光谱宽度等关键参数上综合性能较好,有望更广泛地应用于OAM通信、粒子操控等研究领域.

关键词：光纤锁模激光器轨道角动量模式耦合器

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主动锁模光纤激光器有理数谐波锁模与重复频率的分频现象

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光电子．激光 1999年第1期10卷 1-4页

作者：于晋龙马晓红王林杨恩泽葛春风杨秀峰董孝义天津大学电子信息工程学院南开大学现代光学研究所

在主动光纤锁模激光器的实验中，我们在较低的调制频率下观察到了有理数谐波锁模的现象。利用不到１．４ＧＨｚ的调制信号，得到了２．８～５．６ＧＨｚ的光脉冲信号。此外，还观察到了重复频率的二分频现象：即输出的光脉冲的重复频率... 详细信息

在主动光纤锁模激光器的实验中，我们在较低的调制频率下观察到了有理数谐波锁模的现象。利用不到１．４ＧＨｚ的调制信号，得到了２．８～５．６ＧＨｚ的光脉冲信号。此外，还观察到了重复频率的二分频现象：即输出的光脉冲的重复频率是调制频率的１／２。

关键词：光纤锁模激光器有理数谐波锁模分频激光器