Transcript 波长可调的光纤激光器设计与性能测试

实验一 波长可调的光纤激光器设计与性能测试
3
1
实验任务
3 实验原理与方法
2
3 实验内容
3 注意事项
4
3 思考题
5
实验任务
1.掌握掺铒有源光纤的增益放大特性。
2.掌握光纤激光器的原理及基本结构。
3.掌握光纤激光器的设计及其波长调谐方法。
实验仪器
光谱仪
光纤跳线及端子
光放大器（EDFA）
偏振控制器
光耦合器
实验原理与方法
E3
 掺铒光纤特性
• 典型的EDF有两个吸收峰，掺铒
光纤激光器（EDFL）和掺铒光纤
放大器（EDFA）常用980nm吸收
峰来进行泵浦，由半导体激光器产
生泵浦光。
E2
980nm
泵浦
自发
辐射
（ASE）
1480nm
泵浦
受激
辐射
E1
12
10
吸收系数（dB/m)
•EDF(Erbium Doped Fiber) 中
Er3+为三能级系统，E1是基态能级，
E2是亚稳态能级，E3为激发能级。
•能级E1、E2和E3是一个近似连续
的能带,所以EDF的吸收谱和发射谱
有较宽的波长范围。
非辐射弛豫
EDF
8
6
4
2
0
800
1000
1200
波长（nm)
1400
1600
光纤激光器的结构及工作原理
光纤激光器和其它激光器一样，由增益介质、光学谐振腔
和泵浦源三部分组成。
线形腔（F-P，Fabry-Perot）光纤激光器结构
输出激光
有源光纤
(增益介质)
泵浦光
未泵浦光
腔镜
腔镜
当泵浦光高于阈值功率时，产生粒子数反转；受激辐射的
光子在光学谐振腔谐振，从而输出激光。
镜腔式光纤激光器的缺点：光纤与腔镜的光耦合效率低、
光路调节困难、结构复杂。
环形掺铒光纤激光器：全光纤、简单、稳定
掺铒光纤
980nm
泵浦光
980/1550
波分复用器
光放大器EDFA
可调带通滤波器
光谱仪
80
20
光耦
梳状滤波器
偏振控制器PC
光衰减器
可调带通滤波器与梳妆滤波器级联构成激光选频滤波器。
偏振控制器（PC）用来调节光的偏振状态和增益。
80：20光耦合器（OC）将光分成两部分。
环形掺铒光纤激光器的激射过程（实验演示）
-25
-35
1.44nm
( - 3dB )
-40
Spectrum for
tunnable passband filter
-45
0.16nm
-30
Optical power (dBm)
Optical power (dBm)
Optical power (dBm)
-30
-30
-35
comb spectrum for DI
-40
-50
-35
-40
0.16nm
-45
Combined spectrum
-50
-55
1548.5 1549 1549.5 1550 1550.5 1551 1551.5 1552
-45
1549
Wavelength (nm)
1549.5
1550
1550.5
Wavelength (nm)
1551
-55
1549
1549.5
1550
1550.5
1551
Wavelength (nm)
带通滤波器与梳妆滤波器级级联构成的钟状滤波器
-10
-30
-30
-50
-60
(b)
-40
-50
-60
-70
-70
1550
1551
1552
波长 (nm)
1553
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-80
(c)
-20
光功率 (dBm)
-20
光功率 (dBm)
光功率 (dBm)
-20
-40
-10
-10
(a)
-80
1550
1551
1552
波长 (nm)
1553
双波长激光起振过程
1550
1551
1552
波长 (nm)
1553
1551.5
实验内容
1.波长可调的光纤环形激光器的设计
设计一种输出波长为1545nm-1555nm之间任一波长的光纤环
形激光器,搭建实验系统。
注意：连接光纤前，用光纤端面检测仪检查连接端子的清洁度。
减少光衰减器的损耗，使激光器输出激光。调节带通滤波
器的中心波长，观察激光波长的变化。
通过调节PC，使光纤环形激光器输出单波长或双波长激光。
这是利用增益均衡技术来抑制EDF增益均匀展宽。用频谱仪
观察激光的起振过程，记录其频谱。
实验内容
2.激光起振过程的研究
调节光衰减器以增大激光腔的损耗，使激光器无激光输出，然
后逐渐减少光衰减器的损耗，使激光器产生激光。
用频谱仪观察激光的其振过程，记录其频谱，测量激光谱的峰
值和半高宽，解析实验现象。
注意事项
1.光纤脆弱,连接要小心和检查清洁度。
2.频谱仪等仪器贵，要在教师指导下小心
操作。
思考题
讲义: 1题（实验报告）,2题（实验报告）,3题（实验报告）
The
End