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基于随机光栅的可调谐随机光纤激光器

半导体光电 2020年第4期41卷 505-508页

作者：沈成荣董新永中国计量大学光学与电子科技学院杭州310018 广东工业大学信息工程学院广州510006

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... 详细信息

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。

关键词：光纤激光器随机光纤激光器随机光栅

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基于随机光栅的掺铒光纤激光器特性研究

基于随机光栅的掺铒光纤激光器特性研究

作者：李妍中国计量大学

学位级别：硕士

新型的随机光纤激光器,因为光纤纤芯材料的不均匀性会产生折射率随机分布的现象,所以能够提供光学反馈进而产生随机激光。该类激光器没有固定的谐振腔,因此结构简单、相干性弱,具有良好的发射方向性和高功率输出能力,在光通信、激光武... 详细信息

新型的随机光纤激光器,因为光纤纤芯材料的不均匀性会产生折射率随机分布的现象,所以能够提供光学反馈进而产生随机激光。该类激光器没有固定的谐振腔,因此结构简单、相干性弱,具有良好的发射方向性和高功率输出能力,在光通信、激光武器制造、医疗成像等领域也都具备良好的应用前景。本文所设计的随机光纤激光器结构,利用掺铒光纤(Er-doped Fiber,EDF)作为增益介质,将布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)、随机光栅引入谐振腔中提供随机反馈,产生稳定的随机激光输出,并对随机激光的输出特性和稳定性做了分析。1、首先回顾了光纤激光器、随机光纤激光器的特点及发展情况。详细分析了随机光纤激光器的工作原理,搭建了基于双端FBG的光纤激光器结构。分别从该结构的两侧输出端口对输出激光进行监测,最终从左侧输出端口获得了阈值功率为36 m W,最大输出功率为20.1 m W的输出激光。从右侧输出端口获得了阈值功率为33 m W,最大输出功率为25.4 m W的输出激光。2、采用飞秒激光逐点法分别在1 m长的单模光纤和2 m长的掺铒光纤上写入约4500个折射率调制点,形成随机光栅,并对其反射光谱、透射光谱进行分析,证明其具有反馈特性。其中折射率调制点的个数与随机反馈强度成正比。3、在前期的理论和实验基础下,搭建了基于随机光栅的掺铒光纤激光器系统,分析讨论了刻写在单模光纤(SMF)上和EDF上的随机光栅应用于随机光纤激光器结构的数据结果。采用980 nm的泵浦光源提供激励,在带宽范围内,利用刻写在SMF上的随机光栅所搭建的结构获得的随机激光阈值功率为19 m W,斜率效率为10%。同理,对于刻写在EDF上的随机光栅,获得的随机激光阈值功率为16 m W,斜率效率为11.6%。并通过实验验证了该结构输出激光的稳定性,取得了较好的结果。

关键词：随机光纤激光器掺铒光纤随机光栅随机反馈

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基于随机光栅的激光器及电压传感器研究

基于随机光栅的激光器及电压传感器研究

作者：郝利悦天津理工大学

学位级别：硕士

近年来,随机光栅吸引了越来越多科研人员的兴趣,其有着广阔的应用前景。本文研究了随机光栅及其在光纤激光器和传感器领域的应用,具体内容如下:1.实验研究了基于25mm长随机相移光纤Bragg光栅的环形腔随机光纤激光器。随机相移光栅利用... 详细信息

近年来,随机光栅吸引了越来越多科研人员的兴趣,其有着广阔的应用前景。本文研究了随机光栅及其在光纤激光器和传感器领域的应用,具体内容如下:1.实验研究了基于25mm长随机相移光纤Bragg光栅的环形腔随机光纤激光器。随机相移光栅利用光束扫描法制作在普通单模光纤上,通过沿光栅长度引入的20个随机取值的相移点实现了随机反馈和光局域化效应。在980nm泵浦的激励下,激光器的阈值功率仅为21.8mW,随泵浦功率不同可以实现单波长或双波长的激光发射。在130mW泵浦功率下,1549.96nm波长处的3dB带宽为0.44pm,光信噪比高达55dB。通过将随机光栅浸入水中,可以有效地抑制模式竞争,实现更稳定的单波长模式。2.实验研究了基于上述随机相移光纤Bragg光栅的半开腔随机光纤激光器。通过采用不同分光比的耦合器和不同的监测方向研究了多种情况下的激光输出特性。在980nm激光器的泵浦下实现了稳定的单波长激光发射,阈值功率为25mW。在350mW的泵浦功率下,获得了光信噪比高达67dB和3dB带宽17.7pm的单波长激光输出。通过将光栅浸入不同浓度的NaCl溶液中,我们发现激射波长随周围折射率线性变化,这为激射波长调谐和折射率检测提供了一种潜在的方法。3.提出基于LiNbO随机波导光栅的电压传感器及其电压检测方法。随机波导光栅作为该传感器的传感头,当有电压作用到随机波导光栅时,LiNbO晶体的电光效应会引起随机波导光栅有效折射率的改变。将随机波导光栅的反射谱与没有电压作用时的同一光栅的反射谱进行互相关运算,根据相关曲线峰值对应的波长偏移与外加电压呈线性关系,实现对电压的检测。仿真结果表明,使用随机波导光栅1550-1600nm波段的反射谱进行电压检测的灵敏度高达16.0pm/V。利用退火质子交换的方法一次性制备得到了LiNbO随机波导光栅,并对提出的电压传感器进行了实验研究。

关键词：随机光栅光纤激光器传感器 LiNbO3 电光效应

基于随机光栅与布拉格光栅相结合的掺铒光纤随机激光器

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基于随机光栅与布拉格光栅相结合的掺铒光纤随机激光器

作者：沈成荣中国计量大学

学位级别：硕士

光纤随机激光器是一类新型光纤激光器,其工作原理主要是光在增益介质中的增益放大和随机分布反馈,无需固定的谐振腔,因此具有结构简单、时空相干性低等特点,在生物医学成像、传感、非线性光学、光通信等领域有广泛的应用前景。常规光纤... 详细信息

光纤随机激光器是一类新型光纤激光器,其工作原理主要是光在增益介质中的增益放大和随机分布反馈,无需固定的谐振腔,因此具有结构简单、时空相干性低等特点,在生物医学成像、传感、非线性光学、光通信等领域有广泛的应用前景。常规光纤随机激光器中的随机分布反馈机制是利用光纤中的瑞利散射效应,但是由于光纤中的瑞利散射系数小,导致反馈效率低、所需光纤长(数十公里甚至上百公里)、激光阈值高等,限制了光纤随机激光器的发展与应用。针对以上问题,本文研究并提出了基于随机光栅与布拉格光栅相结合的掺铒光纤随机激光器,并通过实验进行了验证,获得了低阈值,高效率的输出激光,并研究分析了其输出特性。1.提出了基于随机光栅和啁啾光纤光栅相结合的掺铒光纤随机激光器。通过飞秒激光器在7 cm的单模光纤上逐点写入了约10000个调制点。利用980 nm泵浦激光器提供激励,实现了由随机光栅提供随机反馈和掺铒光纤提供增益的低阈值、高效率的激光输出。在带宽范围内,获得了分布比较均匀的多波长随机激光输出,阈值功率为17 m W,斜率效率为20.1%,并对其时间稳定性进行了研究。2.提出并实现了基于随机光栅和光纤布拉格光栅相结合的掺铒光纤随机激光器。通过用光纤布拉格光栅代替啁啾光纤光栅形成半开放腔结构,以增加输出激光的稳定性。在980 nm泵浦激光的激励下,最终获得阈值为18 m W,斜率效率为13.2%的随机激光输出,并对其激光的输出特性做了测试和分析。3.研究探讨了基于随机光栅和光纤布拉格光栅相结合的掺铒光纤随机激光器的时域特性。通过示波器观察到了随机激光的脉冲现象,并分析了其机理和实验现象。与此同时,利用温度调节或应力调谐来改变布拉格光栅的中心波长,从而实现了可调谐光纤随机激光器。其输出波长的调谐范围分别为2.25 nm(1548.04-1550.29 nm)、4.45 nm(1548.04-1552.49 nm)。

关键词：随机激光器随机光纤激光器随机光栅随机反馈掺铒光纤

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随机折射率调制光纤光栅中的模式耦合分析

红外与毫米波学报 2016年第1期35卷 72-77页

作者：刘艳李阳闫小军李卫东北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室北京100044 北京交通大学光波技术研究所北京100044

对随机折射率调制的光纤光栅进行了理论建模,将随机光纤光栅看作是长、短周期均匀光纤光栅的随机线性组合.分别利用传输矩阵法和光束传播法计算了随机间距均值为20μm的随机光栅的反射和透射特性,证实了随机光栅中同时具有前后向纤芯基... 详细信息

对随机折射率调制的光纤光栅进行了理论建模,将随机光纤光栅看作是长、短周期均匀光纤光栅的随机线性组合.分别利用传输矩阵法和光束传播法计算了随机间距均值为20μm的随机光栅的反射和透射特性,证实了随机光栅中同时具有前后向纤芯基模的耦合以及纤芯基模与包层模式之间的耦合,验证了所提出的线性组合的理论模型.文中还进行了随机光栅的实验研究,采用飞秒激光器在1 cm的单模光纤中写入了具有500个随机间距在10-20μm的折射率调制点的随机光栅,并测量了该随机光栅的反射和透射光谱.实验结果进一步验证了理论模型的准确性.

关键词：随机光栅模式耦合飞秒激光

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直接散斑法测量各种材料试件的变形

力学与实践 1987年第6期 47-49+46页

作者：韩金虎中国科学院力学研究所

本文给出一种试件表面处理方法,它可以解决对于各种材料试件(例如有色金属、黑色金属、玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷、岩石、混凝土制品等)使用直接散斑法进行变形测量的问题。文中阐述了基本原理和操作方法,给出了在铝合金材料、碳纤... 详细信息

本文给出一种试件表面处理方法,它可以解决对于各种材料试件(例如有色金属、黑色金属、玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷、岩石、混凝土制品等)使用直接散斑法进行变形测量的问题。文中阐述了基本原理和操作方法,给出了在铝合金材料、碳纤维复合材料、玻璃钢复合材料试件上进行断裂力学实验的结果。

关键词：直接散斑法随机光栅双曝光散斑图镜面移植等位移线