超稳光纤链路的理论与实践(续)

超稳光纤链路这个概念包含超稳频率光源和超稳频率传递的光纤链路.从当前看,如何利用已有庞大的公用电信网、专用网的光纤和光网络的资源,选择一个通用的光纤通路改造成超稳光纤链路来实现频率传递,取代基于卫星的频率传递,提高传输的频率精度,这是一个巨大的系统工程.本文对超稳频率光源和超稳频率传递的光纤链路的关键技术进行研究和讨论...     

远距离高稳定光纤频率传递技术研究

针对卫星导航系统对高稳定、远距离频率信号传递需求,对光纤频率传递技术原理进行了简要介绍,设计了基于电子相位补偿原理的光纤频率传递系统,并进行了实验验证。实验结果表明,通过单纤双向往返传输的相位补偿方案,实现了100 km光纤频率传递链路相位噪声的实时补偿,频率稳定度为1.13×10~(-14)@1 s,2.19×10~(-17)@10~(4 )s,抵消了光纤链路所处环境温度变化引入的附加相位噪声。     

2μm波段DBR光纤激光器的超稳腔PDH稳频技术

报道一种可用于超稳腔Pound-Drever-Hall(PDH)稳频的2μm波段分布Bragg反射（DBR）光纤激光器及其频率锁定结果。该绝热封装的光纤激光器配备主动温度控制和压电陶瓷（PZT）频率调谐装置,可满足超稳腔PDH稳频应用。通过周期极化铌酸锂（PPLN）晶体倍频,采用PDH稳频技术将研制的1950 nm光纤激光器频率稳定到了1μm波段超稳腔频率参考上。针对DBR光纤激光器中PZT频率调谐机制只反馈调节腔长,容易在稳频过程中产生激光器跳模进而导致频率失锁的问题,笔者提出并演示了一种对DBR光纤谐振腔实施基于超稳腔频率参考的实时温度控制方案,并采用该方案实现了对DBR光纤激光器超过4周的长期频率锁定。该方案对于实现DBR光纤激光器的长期频率锁定具有较高的参考价值。     

短腔型超窄线宽低噪声光纤激光技术综述

随着激光雷达、引力波探测和光学原子钟等新技术的兴起和研究的不断深入，光学精密测量覆盖的应用领域的广度和深度都在拓展，传统自由运转的激光器其稳定性难以满足高精密测量的应用要求。超窄线宽、超低噪声和长期稳定的光源已成为该领域迫切追求的目标。光纤激光器具备结构紧凑、易于集成化和极限线宽窄等特点，通过噪声抑制和稳频技术输出超稳定、超窄线宽激光，近年来逐渐成为热点研究方向。本文从光纤激光器的噪声理论出发，介绍了光纤激光器的噪声来源、分类及测试方法，基于噪声理论，分类总结了光纤激光器强度噪声和频率噪声不同抑制技术的原理、发展历程及现阶段进展，并对窄线宽光纤激光器的发展趋势做了展望。     

超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性分析

为了解决高精度光纤陀螺要求长时间的标度因数稳定性到10-5以下,必须确保高精度光纤陀螺所采用的掺铒超辐射光纤光源具有非常稳定的平均波长.从超辐射掺铒光纤光源的结构出发,推导出其平均波长主要受到温度、抽运功率、抽运波长、抽运光偏振态以及光纤陀螺返回光功率的影响.详细分析了以上因素对于超辐射掺铒光纤光源平均波长稳定性的影响,并介绍了消除或者减小这些影响因素的措施.同时还总结了提高超辐射光纤光源的平均波长稳定性的相关技术,采用这些技术可以获得平均波长随温度变化系数±0.05×10-6/℃的高稳定性掺铒超辐射光纤光源.对于掺铒超辐射光纤光源在高精度光纤陀螺中的实际应用具有指导意义.     

光纤链路时延波动对频率传递稳定度的影响

为研究光纤频率传递的稳定度损失,分析了光纤链路时延波动对频率传递稳定度的影响,得出因温度变化引起的链路长度变化、折射率变化和激光器输出波长漂移带来的时延波动是影响频率传递稳定度的主要因素。建立Round-trip时序模型,定量分析时延波动残留,发现因环境温度缓变引入的时延波动可以得到有效补偿,因激光器动态结温度快变导致输出波长漂移引入的时延波动无法有效补偿,是稳定度损失的关键因素。降低激光器动态结温度的变化速率,是提高频率传递稳定度的有效手段。要使时延波动对频率传递稳定度的影响小于10~(-15)s~(-1)、10~(-20)d~(-1)(d~(-1)即每天),必须采取有效的温控措施,精确控制激光器动态结温度变化率,使其小于0.04℃/s。     

用于高精度光纤陀螺的光纤放大器光源

介绍了应用于光纤陀螺的掺铒光纤超荧光光源的研究现状,比较分析了掺铒光纤光源5种主要结构的优缺点,在此基础上得出了光纤放大器结构的光源既可以有效提高光纤陀螺的检测精度和稳定性,又可以降低成本.针对光纤放大器光源,分别分析了泵浦功率、泵浦波长、反馈以及铒纤温度对其平均波长稳定性的影响.为了消除反馈对光纤放大器光源平均波长稳定性的影响,根据超荧光光源的偏振态效应,在光源中加入了偏振器来控制反馈的偏振态,从而降低了反馈对光源平均波长稳定性的影响,并采用长周期光纤光栅作为滤波器,有效地提高了光纤放大器光源的波长稳定性.     

掺稀土元素光纤超荧光光源

本文介绍了超荧光光纤光源的基本原理、基本结构和研究进展。报道了我们研制的大功率掺Yb^3 双包层光纤超荧光光源。     

塑料光纤通信链路的实验研究

报道塑料光纤(POF)通信链路上收发器的研究情况。实验分别以中心波长为650nm的LD和LED为光源，采用替换石英光纤(GOF)链路上收发器的光源与探测器和完全自行研发两种方法设计收发器，构建基于POF链路的快速以太网；通过眼图和文件传输实验对POF链路进行测试。结果表明，POF在短距离、中小容量通信场合有着广阔的应用前景。     

宽带、高稳定掺铒光纤超荧光光源

概述了掺铒光纤超荧光光源的基本原理、主要结构和特点;介绍超荧光光源的最新研究进展,报道我们研制的中心波长稳定的L波段超荧光宽带光源和单级掺铒光纤C L波段超荧光宽带光源。     

基于氟碲酸盐光纤的高功率中红外超连续光源(特邀)

高功率全光纤中红外超连续光源在基础科学研究、环境、医疗以及国防安全等领域有着重要应用。目前用于研制上述光源所用的非线性介质为氟化物玻璃光纤。但是氟化物玻璃光纤的损伤阈值低、化学稳性差,这在一定程度上影响了氟化物玻璃光纤在实用化高功率中红外光源研制中的应用。为了进一步提升中红外超连续光源的性能和研制实用化高功率中红外超连续光源,最近制备出了一种具有较好热稳定性和化学稳定性的氟碲酸盐玻璃（TeO2-BaF2-Y2O3,TBY）,并利用其作为基质材料,设计制备出了一系列氟碲酸盐玻璃光纤。利用这些光纤作为非线性介质,研制出了光谱范围覆盖1.4~4 m的高相干超连续光源,光谱范围覆盖0.4~5.14 m的宽带超连续光源和平均功率大于10 W、光谱范围覆盖947~3 934 nm的超连续光源。     

双程前向掺铒光子晶体光纤超荧光光源

为了获得高稳定光纤陀螺掺铒光纤光源和改进传统掺铒光纤超荧光光源的输出稳定性,提出和使用掺铒光子晶体光纤作为超荧光光源的增益媒介。构建了双程前向结构掺铒光子晶体光纤超荧光光源, 研究了这种新型光源的输出特性。分析了掺铒光子晶体光纤长度和泵浦功率对光源输出功率、光谱谱宽和平均波长的影响。结果表明,通过选取光纤长度为10 m 和泵浦功率为220 mW,获得了双程前向结构掺铒光子晶体光纤超荧光光源。输出功率为35.4 mW,光光转换效率约16.09%,谱宽为30.9 nm,平均波长为1 548.3 nm。该结果为进一步研究掺铒光子晶体光纤超荧光光源的环境温度稳定性和适应性奠定基础。     

自制宽带光源及其在光纤光栅制作中的应用

在光纤光栅制作过程中,宽带光源经常被应用于在线监测光纤光栅的反射率,以便适时有效地控制生成的光栅的透射率的高低程度.利用中心波长为971nm的半导体激光器抽运一段Yb+掺杂双包层光纤,制作出了一个宽带超荧光光源,该光源在最大功率输出时谱宽达到了75nm,并在1085nm附近10nm范围内荧光谱的输出功率高,有较好的光谱平坦性.还利用该宽带光源作为光纤光栅制作的监控光源,制作出了单模和多模光纤布喇格光栅,取得了令人满意的实验结果.结果表明,该宽带光源完全可以适应监控光纤光栅制作的需要.     

多模光纤链路信号传输特性分析

多模光纤在光纤通信网中的应用日益广泛,介绍了高速局域网中多模光纤链路的传递函数,比较考虑二阶色散和三阶色散两种情况下,采用无啁啾DFB激光器,通过缓变折射率多模光纤传输射频信号.研究结果表明,射频信号传输不同的中长距离后,考虑三阶色散的信号传输特性中没有载波抑制效应,用窄线宽的光源工作在最小色散波长能使光信号的中继距离有所提高.     

超辐射掺铒光纤脉冲放大器的时间特性分析

为了分析掺铒光纤脉冲超辐射放大器的输出特性,通过对时变激光速率方程求解的方法,进行了理论分析和数值验证,获得了系统对不同调制频率的响应和输出特性.结果表明,在一定频率范围内,将产生高峰值超辐射脉冲序列.用0.1W抽运1m铒光纤放大,种子具有纳秒级调制周期且占空比为1/2时,输出脉冲峰值渐减,约200ns后渐趋稳定.通过调节种子信号的光谱特性、调制特性并选择合适的光纤参数,可以控制放大脉冲性质.这一结果为利用超辐射光纤光源产生高功率、光谱性质可调的脉冲提供了有效途径,在1.5μm大气窗口及远程应用中具有实际价值.     

基于铷原子调制转移光谱技术的1560nm光纤激光器频率锁定研究

1560 nm窄线宽激光器作为光学C波段的重要波长成分,在光纤传感和激光雷达等领域有着广泛的应用,实现该波段的激光稳频对光谱学和精密测量具有重要意义。本文采用1560 nm窄线宽光纤激光器作为种子光源,倍频至780 nm波段后,利用调制转移光谱（MTS）将倍频光锁定在铷原子(⁸⁵Rb)D2线的3-4交叉峰上;并研究探测光和泵浦光功率比、调制解调信号的频率和幅值来优化MTS信号,最终同时实现1560 nm光纤激光器的频率锁定及780 nm的稳频输出。激光器稳频后与低噪声精密锁定的光学频率梳进行拍频,通过频率计测量拍频信号并进行Allan方差分析,积分时间为10 s时,相对频率稳定度为1.4×10^-11。     

光纤通信传输距离和传输速率的设计考虑（下）

3 设计举例 要想设计一个符合自己需要的光纤链路,首先应正确理解一些数据手册中关于光器件的常用参数并知道怎样利用这些参数来设计自己的光纤链路。 本节我们以惠普的低价格HFBR-0501系列光发射/接收器和塑料光纤为例,说明如何利用数据手册提供的器件参数来设计经济实用的短距离光纤链路。 一个基本光纤链路的构成很简单:一个LED光发射     

新型中心波长稳定的高效率L波段掺铒光纤超荧光光源

采用后向抽运的两级级联的掺铒光纤超荧光光源的新型结构,运用同步抽运技术对两级光纤按比例进行后向抽运,从而实现高效率且中心波长稳定的L波段超荧光光源输出.研究了光纤总长度、两级光纤长度分配以及抽运比例对超荧光光源输出特性参数的影响.结果表明,通过采用两级级联后向结构可以将光谱从C波段有效地转移到L波段,而且能够实现在高抽运功率下具有中心波长对抽运功率波动不敏感的特性.在290 mW功率1:1抽运下,实验获得了输出功率97 mW,线宽47.3 nm,中心波长稳定的L波段超荧光光源.     

双程后向结构掺铒光纤超荧光光源研究

通过编制1套图形界面的模拟分析软件,对双程后向结构掺铒光纤超荧光光源有关输出功率、带宽和平均波长特性进行了理论模拟。结果表明,通过选取适当的掺铒光纤长度,总能实现光源的平均波长不依赖于泵浦功率的高稳定性。并报道了研制的双程后向结构掺铒光纤超荧光光源。     

基于程控的光纤链路自动交换设计

针对当前光纤链路交换的特点,提出了一种基于程控的光纤链路自动交换技术,该技术利用程序控制发送光纤链路旋转,实现与其它光纤链路的对接,完成光纤链路的自动化交换,为全光网的实现提供了另一种途径。