波导耦合回音壁模式光学微球腔结构耦合特性分析

提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后,得到了波长范围从600 nm到1 000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中,采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106,耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力.     

波导耦合回音壁模式光学微球腔结构耦合特性分析（英文）

提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后,得到了波长范围从600 nm到1 000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中,采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106,耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力.     

锥形光纤微球腔谐振陀螺光学模式非互易性研究

通过Rsoft软件对锥形光纤倏逝场能量分布特性进行仿真,从理论上分析锥形光纤激发微谐振腔非互易性产生的原因。实验中,光纤熔融二氧化硅微球腔通过高精度三维调节架沿光纤方向移动,每次移动相同距离选取测试点,记录光源正反传输情况下微球腔谐振谱线,得到谐振谱线特征参量随倏逝场变化的非互易性变化规律。通过计算微球腔理论鉴频曲线获得非互易性对陀螺动态范围与灵敏度的影响,并提出抑制方法。     

基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器

提出并研究了一种基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器。利用自制的磷酸盐玻璃预制棒,以拉丝的方式制作出直径为200~500μm、纤芯-包层折射率差为0.004的磷酸盐玻璃光纤。利用大功率CO_2激光器熔融加热光纤制备出Q值达7.28×10⁵的微球腔。利用1550 nm波段的可调谐激光器,通过锥形光纤耦合方式激发微球腔内回音壁模式(WGM)共振,获得带宽约2 pm、插入损耗小于0.3 dB的耦合共振谱。在不同功率泵浦光的注入下,磷酸盐玻璃微球腔具有比普通石英微球腔更高的光敏感特性。实验结果表明:当微腔泵浦光功率增加时,磷酸盐玻璃微球腔内的WGM共振谱向短波长漂移(蓝移),光热调谐灵敏度约为72.727 pm/mW,线性度大于0.99;在相同光功率变化下,普通石英微球腔内的WGM共振谱向长波长漂移(红移),光热调谐灵敏度约为0.086 pm/mW,线性度较低。本文提出的磷酸盐玻璃微球腔全光调谐滤波器具有全光控制、结构紧凑、稳定性好、超窄带宽和调谐效率高等优势,在光纤传感和光纤通信等领域具有重要应用。     

高品质光学微球腔谐振特性及鉴频特性分析

光学微球腔的回音壁模式使其存储能量大,从而获得高的品质因数。该文介绍了微球腔的制备方法;介绍了微球腔与锥形光纤的耦合理论,并对其耦合特性作出了分析;搭建了微球腔谐振谱探测系统并分析了不同耦合模式下的谐振特性;设计了微球腔谐振频率跟踪与锁定系统。通过仿真得到了不同调制频率下的鉴频曲线,分析了其吸收谱线与色散谱线特性。实验制得微球腔直径为440μm,耦合状态下的品质因数可达1.08×108;调制频率对鉴频曲线特性影响很大,低频调制下,优化调制后,可提升跟踪锁定效果,为后续的实验奠定了良好的基础。     

基于光注入法布里-珀罗激光器的窄带可调谐微波光子滤波器

基于光注入法布里-珀罗(F-P)激光器的波长选择性放大理论,设计并实现了一种窄带可调谐的单通带微波光子滤波器(MPF)。通过改变注入锁定参数,研究了注入锁定参数对中心频率、插入损耗和带外抑制比等性能指标的影响,以及波长功率放大与腔模红移的关系。实验结果表明,通过合理调节注入功率比、主从激光器失谐频率和偏置电流,可以获得带外抑制比为27.9dB、3dB带宽为275 MHz和调谐范围为9~32GHz的MPF。所提结构可以应用于高频、宽带可调谐的滤波选频和光电振荡。     

低掺杂铒纤上分布反馈布拉格光纤激光器的制作

采用准分子激光器成功地在低掺杂普通铒纤上制作出5 cm的光纤光栅分布反馈布拉格(DFB)激光器,铒纤的峰值吸收率为5 dB/m,在100 mW,980 nm抽运光条件下,光纤激光器的输出功率为50μW,边模抑制比为50 dB。使用耦合模理论分析了一段5 cm带相移的分布反馈布拉格光纤激光器输出光强同腔内损耗及相移量的关系,计算结果表明,光纤腔内的损耗对激光器的输出具有非常重要的影响,大的损耗对应获得最大功率的光栅耦合强度相应减小,因此,在低掺杂铒纤上制作分布反馈布拉格激光器必须正确估计光纤激光器的腔内损耗,选择合适的光栅耦合强度,可以获得较大的输出功率。     

相位调制对高Q光学微球腔谐振特性的影响

光学微腔由于其极高的品质因数(Q)特性而具有广泛的应用前景。该文根据光学微球腔与锥形光纤的耦合原理对光学微球腔的谐振特性进行了实验研究。通过实验研究了相位调制参数对光学微球腔谐振深度的影响,并获得了相位调制电压和调制频率与光学微球腔谐振深度变化的关系。实验结果表明,相位调制参数的变化,对光学微球腔的谐振特性——谐振深度,有一定影响,在应用中根据需要选择合适的相位调制参数。     

相位调制对高Q光学微球腔谐振特性的影响

光学微腔由于其极高的品质因数(Q)特性而具有广泛的应用前景。该文根据光学微球腔与锥形光纤的耦合原理对光学微球腔的谐振特性进行了实验研究。通过实验研究了相位调制参数对光学微球腔谐振深度的影响,并获得了相位调制电压和调制频率与光学微球腔谐振深度变化的关系。实验结果表明,相位调制参数的变化,对光学微球腔的谐振特性——谐振深度,有一定影响,在应用中根据需要选择合适的相位调制参数。     

半导体激光器电吸收调制器和双波导模斑转换器的单片集成

报道了1.6μm的半导体激光器和电吸收调制器以及双波导模斑转换器的单片集成器件.该器件具有良好的单横模特性和准单纵模特性(边模抑制比达25.6dB),3dB调制带宽为15GHz,直流消光比为16.2dB,远场发散角为7.3°×18.0°,和单模光纤的耦合效率达3.0dB.     

半导体增益芯片与微透镜光纤耦合效率研究

光纤光栅外腔半导体激光器一般采用波导-光纤的直接耦合方式,光纤与增益芯片的耦合效率对光纤光栅外腔半导体激光器性能影响较大.为了讨论在采用不同类型光纤微透镜时对准误差对耦合效率的影响,寻找最佳微透镜类型,指导器件的设计和装配,分析了锥形和半球形光纤透镜的光线最大接收半角,利用ZEMAX软件进行模拟仿真,得到了两种光纤微透镜分别在位置误差和角度误差下的耦合效率曲线图.结果表明,锥形光纤透镜耦合效果更好,更适合应用于光纤光栅外腔半导体激光器.     

具有稳定封装结构的1.3μm InGaAsP行波半导体光放大器

报道一种具有稳定封装结构的1.3μm InGaAsP行波半导体光放大器。由于采用了末端带高折射率类球面微透镜的锥形光纤耦合头,单模光纤与光放大器芯片之间的耦合效率达3～4dB,光放大器的光纤-光纤净增益达12～15dB。由于耦合光纤的固定采用了脉冲YAG激光定位焊接和真空退火技术,这种行波半导体光放大器的稳定性大为提高。     

一种基于锥光纤微球腔的光分插复用器

利用锥光纤倏逝波与微球腔回廊模的耦合原理制成一种锥光纤-微球腔-锥光纤(TRT)型光分插复用器(OADM),可用于密集波复用(DWDM)光纤通信系统光节点中.设计制作了一种三锥光纤双微球结构的TRT型OADM.采用在硅片上光刻腐蚀制作V槽,双面光刻腐蚀制成固定微球上光纤柄的小通孔,将锥光纤与微球集合在硅片上成为OADM器件.对所制作的器件用光波测试系统进行了测试,对结果进行了分析.制作的器件对与微球谐振的光信号具有分出与插入功能,而不谐振的信号损耗很小.     

基于全光栅光纤的超窄线宽随机光纤激光器

设计并验证了一种采用全光栅光纤(AGF)作为随机反馈介质的窄线宽随机光纤激光器(RFL)。基于相位掩模法在利用拉丝塔在线制作的单模光纤纤芯上连续刻写长度为0.3mm的布拉格光栅(FBG)约4.3×105支,制作了长度为130m的AGF。利用光学环形器将AGF接入由掺铒光纤放大器、光纤隔离器和窄带光滤波器组成的环形激光腔中,构成环形RFL。结果表明,通过窄带光滤波器选模,基于AGF的RFL输出连续单模激光的最大功率为1.26mW,阈值电流为75mA,斜率效率为56%。抽运电流恒定为100mA时,基于AGF的RFL线宽为1.25kHz,光信噪比为75dB。当频率为1kHz以上时,激光器输出的相对强度噪声达到-90dB。相较于传统基于分立FBG的RFL反馈腔,基于AGF的RFL反馈腔具有更多的随机反馈点和更均匀的随机性,有利于RFL获得更窄的线宽。     

长腔全正色散锁模掺镱光纤激光器

报道了一种长腔掺镱锁模光纤激光器。除用以实现自启动锁模的非线性偏振旋转(NPR)元件外,激光器为全单模光纤结构,且腔内无色散补偿元件,工作在全正色散域,仅仅通过引入窄带滤波器参与脉冲整形过程输出耗散孤子。实验中通过延长单模光纤长度实现了两个长腔条件,分别得到了6.66 MHz重复频率,12 nJ单脉冲能量和5.05 MHz重复频率,20 nJ单脉冲能量的稳定锁模脉冲,噪声抑制比均为75 dB。与以往的全正色散锁模光纤激光器相比,重复频率低,单脉冲能量高,稳定性好,适用于构建简化的光纤啁啾脉冲放大(CPA)系统。     

锥形器对空间光接收系统的补偿

为解决微振动环境中空间光-光纤耦合这一关键 问题,提出了一种有方向性锥形连接结构, 通过扩大接收面积提高耦合效率。模拟实验结果都表明,在微震动环境下,本文的锥形光纤 接收器能有效提高空间光-光纤的耦合效率。     

全光纤掺Yb3＋光纤激光器的多波长锁模现象

报道了一种环形腔全光纤掺Yb3+光纤(YDF)激光器的中出现的多波长锁模现象。在腔内无任何选频元件或常规可饱和吸收体的情况下,仅靠YDF的非均匀加宽效应以及增益光纤未泵浦部分的等效可饱和吸收作用实现了稳定的多波长锁模输出,并进行了相关的分析。当泵浦功率为128mW时,得到了稳定的平均功率为1.5mW、重复频率为14.85MHz的基频锁模脉冲序列,边模抑制比为60dB。当泵浦功率逐步增加时,依然可以获得稳定的锁模脉冲,其光谱出现了多个波长峰值,中心波长在1 035nm左右,波长间隔平均为1.5nm,调整偏振控制器(PC),波长数和波长间隔会发生相应的改变。最大泵浦功率达到330mW时,可得到6个等间距的波长输出,平均输出功率为7.23mW。     

基于回音壁模式的球形光学微腔实验研究

采用聚苯乙烯材料制作出不同直径(50～250μm)的球形光学微腔并实现了微腔与锥形光纤的耦合,测量了球形光学微腔在1570～1576nm波长范围内的吸收光谱,实验结果表明球形光学微腔在这一波长范围内可发生基于回音壁模式(WGM)的光学谐振,且WGM吸收峰的相邻波长间隔随着聚苯乙烯微球直径的增大而减小。通过吸收光谱计算了聚苯乙烯微球在其本征频率下的品质因子,结果表明微球品质因子数量级均在104以上。     

基于窄带耗散孤子Figguurree--9光纤振荡器和单级单模光纤放大器的皮秒脉冲光纤前端

报道了一种基于Figure-9光纤振荡器和单级单模光纤放大器的皮秒脉冲光纤前端。通过优化光纤振荡器腔内光纤长度,获得了中心波长约为1064 nm、重复频率10 MHz、脉冲能量0.4 nJ的自启动单脉冲锁模窄带耗散孤子皮秒脉冲；通过优化光纤放大器的增益光纤长度,对光纤振荡器产生的21.07 ps脉冲进行单级单模光纤放大后,脉冲能量达10 nJ时的脉冲光谱依然呈钟形结构, 3 dB谱宽和脉宽分别为0.31 nm和19.8 ps,该皮秒脉冲光纤前端有望在精密加工等领域发挥重要作用。     

基于微球与锥形光纤耦合系统的窄带信道下载滤波器

系统地研究了以微球 锥形光纤耦合系统为基础的信道下载滤波器的特性及最佳化条件,并与共振器分别为环形和盘形的情况进行了比较。 　　根据耦合区的场传输方程及微球内的共振回廊模特性,得出透过信号、下载信号的输出功率及自由光谱区的解析表达式,通过数值计算,分析了系统的参数对滤波特性的影响,进而进行优化设计。(OD6)