引用本文：
引用本文：冒燕，童杏林，史一凡，等. 基于半导体光放大器的明暗激光脉冲研究[J]. 光通信技术，2024，48（5）：102-107.
冒 燕1，3，童杏林1，史一凡2，徐小强2
（1.武汉理工大学 光纤传感技术与网络国家工程研究中心，武汉 430070； 2.武汉理工大学 自动化学院，武汉 430070； 3.武汉理工大学 威海研究院，山东 威海 264300）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了解决激光明脉冲在光通信和光纤传感等领域的应用瓶颈，设计了一种基于半导体光放大器（SOA）的锁模光纤环形激光器，该激光器由SOA、偏振控制器、滤波器和起偏器等构成。分析了横电/横磁（TE/TM）模式光场经历SOA时的增益比值和相位差的变化机理，研究了环腔内总色散管理与SOA动态增益的关系，获得了稳定输出的明脉冲和暗脉冲，以及2种类型脉冲的动态演变过程。实验结果表明：当SOA的工作电流为242 mA时，成功获得脉冲重复频率均为14.83 MHz、脉宽为1.1ns的明脉冲和脉宽为0.95ns的暗脉冲，并验证了在相同工作电流时，暗脉冲的强度显著大于明脉冲的强度。
关键词：半导体光放大器；明脉冲；暗脉冲；被动锁模；非线性极化旋转
中图分类号：TN256 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2024）05-0102-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.05.017
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这篇文章主要研究了基于半导体光放大器（SOA）的明暗激光脉冲生成及其转换机制，以下为核心要点总结：
研究背景与动机：
脉冲激光在光通信和光纤传感等领域具有广泛应用，但存在技术难题。
文件提出了一种基于SOA的光纤环形暗脉冲激光器，旨在解决这些技术难题。
实验设计与原理：
利用SOA的偏振依赖特性，通过非线性偏振旋转（NPR）技术实现被动锁模。
SOA与偏振控制器（PC）形成等效饱和吸收体，通过调节PC改变腔内偏振态，生成明脉冲和暗脉冲。
实验装置：
实验装置包括SOA、两个偏振控制器（PC1和PC2）、光纤隔离器、带通滤波器、偏振光束分束器（PBS）和光纤耦合器等。
腔长约为14.9米，采用保偏光纤熔接以增强稳定性。
实验过程与结果：
调节SOA的工作电流和PC的偏振状态，成功生成稳定的明脉冲和暗脉冲。
明脉冲重复频率为14.83 MHz，脉冲宽度约为1.1 ns；暗脉冲平均功率显著高于明脉冲，且在不同SOA工作电流下均观察到此现象。
通过调节PC，观察到明脉冲向暗脉冲的演变过程，揭示了PC消光比在脉冲转换中的关键作用。
脉冲特性分析：
分析了SOA的动态增益和色散特性对脉冲形成的影响，提出了基于光功率控制的色散管理原理。
观察到明脉冲和暗脉冲的光谱分布差异，明脉冲光谱在特定波长处呈现双峰状态，而暗脉冲光谱为单峰。
脉冲转换机制：
揭示了暗脉冲形成与偏振态之间的内在联系，指出暗脉冲是由明脉冲的产生、双折射以及腔内偏振效应共同作用形成。
PC的消光比对脉冲转换具有重要影响，通过调节PC的消光比可实现脉冲类型的转换。
应用前景：
研究成果在光纤通信和光纤传感领域具有重要应用潜力，如提升系统探测距离和定位精度。
提出了将暗脉冲激光应用于时分复用的准分布式光纤阵列传感系统的设想。