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张鹏程,李陈,胡伟翔,等:脉宽可调谐方波脉冲掺铒光纤激光器[J]. 光通信技术,2019,43(10):29-31.

脉宽可调谐方波脉冲掺铒光纤激光器

张鹏程,李 陈,胡伟翔,张祖兴*

(南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院,南京 210023)

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摘要:为分析方波脉冲的激光输出特性,提出了利用色散傅里叶变换的方法对脉宽可调谐方波脉冲光纤激光器进行实验研究,采用非线性放大环形镜锁模方式得到了重复频率为1.51 MHz方波锁模脉冲。实验分析得出:随着泵浦功率的增大,方波脉冲的持续时间持续增大,其对应的单次光谱线宽线性增大;光谱的15次往返在波长1586.10 nm处具有几乎相同的强度,说明该激光器具有良好的稳定性。

关键词:光纤激光器;方波脉冲;色散傅里叶变换;超快实时测量

中图分类号:TN365  文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)10-0029-03

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.10.006

0 引言
       利用光纤激光器产生的纳秒方波脉冲,因其独特的时域和频域特性,在光学传感、光纤通信、生物医疗、激光显示和非线性光学等领域有着重要的应用前景。1991年,Richardson等人[1]在实验上首次从利用非线性光纤放大环镜(NALM)作为等效锁模元器件的锁模光纤激光器中观察到方波脉冲产生。次年,Matsas等人[2]利用非线性偏振旋转(NPR)结构同样从锁模光纤激光器得到了纳秒方波脉冲。2011年,陈国良等人[3]在数值上分析了在8字腔方波脉冲激光器中方波脉冲的宽度可随NALM的长度增加而变宽。2014年,Mei等人[4]提出了在8字腔中利用NALM锁模,获得脉冲宽度和幅度可调的方波脉冲。2015年,Liu等人[5]在大反常色散掺铒光纤激光器中发现了稳定的类噪声方波锁模脉冲,其脉冲宽度在300 ns内可调。2018年,MA等人[6]利用调Q锁模获得了耗散孤子方波脉冲。
  近年来,基于色散傅里叶变换(DFT)的新型测量技术以能够实现高速瞬态测量而备受关注。DFT是利用色度色散在时间上对信号进行无失真地拉伸,降低带宽,使其能够被光电探测器所探测。每个脉冲被拉伸后所得到的时域波形与光谱形状是一致的,即将激光输出的光谱映射在实时示波器上直接读出的是时间波形。它克服了传统光谱分析仪速度的限制,色散拉伸后的时域波形可以表示脉冲波形的光谱强度,能够形象地展示原来的光谱信息,实现快速单次光谱[7]测量来捕捉动态过程。而这一过程对分析激光器的往返光谱的演化具有重要的意义,有助于分析激光器的稳定性、周期性和振荡等特性。
  本文利用DFT的测量技术,研究脉宽可调谐方波脉冲光纤激光器的光谱动力学现象。

3 结束语
       本文研究了脉冲持续时间可调谐的方波脉冲掺铒光纤激光器,实验得到了重复频率为1.51 MHz的方波脉冲,通过改变NALM中的泵浦功率,可以连续地调节方波脉冲的宽度。实验发现方波脉冲单次光谱的线宽随NALM泵浦功率的增大而增大。本文利用DFT技术,测得锁模脉冲光谱的实时变化过程,该激光器在多次往返时具有几乎相同的光谱,谐振腔具有良好的稳定性、周期性等特性。这些结果将有助于进一步研究非线性光学系统中的复杂孤子动力学,也将为表征超快光纤激光器的锁模质量提供有效的参考。