得分：_______ 光纤通信技术实验
（2）掺铒光纤激光器的设计
实验报告
一、实验目的
1、完成环形腔掺铒光纤激光器谐振腔的设计，通过选择环形腔中耦合器的不同耦合比,优化设计激光器的阈值特性和输出效率.
2、通过使用不同滤波特性的滤波器，完成环形腔掺铒光纤激光器输出纵模特性的设计和选择。
3、完成光纤激光器的构建,并进行相关性能参数的测试.
二、实验原理与背景知识
1.掺铒光纤(EDF）与掺铒光纤放大器（EDFA)
当泵浦光通过掺杂光纤中的稀土离子（Er3+、Nd3+、Tm3+、Yb3+等)时,稀土离子吸收泵浦光,使稀土原子的电子激励到较高激发态能级,从而实现通常所说的粒子数反转.反转后的高能态粒子在外界光场的诱使下，以光辐射的形式从高能级转移到基态，完成受激光辐射。
掺铒光纤放大器主要由波分复用器、大功率泵浦激光器、光隔离器和掺铒光纤构成。根据泵浦光和信号光传播方向的相对关系，掺铒光纤放大器的结构可分为正向泵浦、反向泵浦和双向泵浦三种形式。EDFA 是利用掺铒光纤中掺杂的稀土离子在泵浦光(波长980nm 或1480nm ) 的作用下, 形成粒子数反转，产生受激辐射，辐射光随入射光的变化而变化, 进而对入射光信号提供光增益。其
放大范围为1530~1565 nm ，增益谱比较平坦的部分是1540～1560nm ，几乎可以覆盖整个1550nm工作窗口。
2。掺铒光纤激光器（EDFL)
掺铒光纤激光器是在掺铒光纤放大器技术基础上发展起来的。目前掺稀土元素光纤激光器的研究受到了世界各国的普遍重视，成为国际激光器技术研究领域一个十分活跃的前沿研究方向。
和传统的固体、气体激光器一样，掺稀土光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器（ LD) , 增益介质为掺稀土光纤,谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔,也可以用耦合器构成各种环形谐振腔。泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射.所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后，最终形成稳定激光输出。
由于掺稀土光纤激光器在增益介质和器件结构等方面的特点，与传统的激光技术相比,在很多方面显示出独特的优点：
（1）较高的泵浦效率。通过对掺杂光纤的结构、掺杂浓度和泵浦光强度和泵浦方式的适当设计，可以使激光器的泵浦效率得到显著提高.例如采用双包层光纤结构，使用低亮度、廉价的多模LD泵浦光源即可实现超过60％的光光转换效率。
(2）易于获得高光束质量的千瓦甚至兆瓦级超大功率激光输出。光纤激光器表面积/体积比大,其工作物质的热负荷小，易于散热和冷却.
（3）易实现单模、单频运转和超短脉冲(fs级）。
（4) 工作物质为柔性介质，使得激光器的腔结构设计、整机封装和使用均十分方便。
（5) 激光器可在很宽光谱范围内（455~3500nm)设计与运行, 应用范围广泛。
（6) 与现有通信光纤匹配，易于耦合，可方便地应用于光纤通信和传感系统。
上述特点使得光纤激光器在很多应用领域有着广泛的用途.特别是掺铒光纤
近40nm宽的增益谱范围与光纤通信的最佳窗口(1550nm窗口）相吻合，因而掺铒光纤激光器的研究和开发在光纤通信领域得到了极大的重视。
常见的光纤激光器谐振腔类型主要有F—P 腔、光纤环形谐振腔、光纤环路反射器及谐振腔、Fox-Smith 光纤谐振腔等几种结构。采用环形腔结构的光纤激光器（特别是单向运转的环形腔结构）可以避免空间烧孔效应和模式竞争，同时再结合波长选择装置能够使激光器以单纵模的形式运转，因此有着广泛的用途。图2。2给出了常见的光纤激光器环形腔的参考方案。
与掺铒光纤放大器类似，掺铒光纤激光器可采用980nm和1480nm的大功率半导体激光器泵浦掺铒光纤实现增益介质的工作。
三、实验仪器和装置
本实验仪器和装置主要包括掺铒光纤放大器（图1.3虚线左边部分，含980nm 泵浦LD、980nm/1550nm波分复用器（WDM）、掺铒光纤（EDF）、光隔离器（ISO））、耦合器（1:9，1：1)、可调光纤光栅反射滤波器(FBG)、可调FP透射滤波器(OBF）、光功率计（PM）和光谱仪（OSA）。
四、实验内容和步骤
1.掺铒光纤激光器的设计
（1) 比较常见光纤激光器谐振腔的特点，选择光纤激光器谐振腔的类型，参考方案如图2.2所示。
（2) 分析光纤激光器各组成部分和关键器件的作用。
（3) 完成掺铒光纤激光器的设计。
2.掺铒光纤激光器性能参数的测试和输出特性的优化
（1）分析不同实验方案的特点。
（2）结合选定的实验方案，搭建实验系统，参考方案如图2。3所示。
（3）在掺铒光纤激光器的输出端1接上光谱仪和光功率计.
（4）调节可调光纤光栅反射滤波器,观察激光器输出光谱和功率的变化.
(5) 测量光纤激光器的性能参数：输出功率、输出光谱中心波长、边模抑制比和谱线宽度。
(6）取下输出端2的可调光纤光栅反射滤波器，比较激光器输出光谱和功率的变化。
五、实验结果
1。采用方案（a）搭建系统
首先测量EDFA增益谱如下图:
测量未加入OBF时的多纵模振荡谱线如下图：
最后加入OBF，得到单纵模振荡如下图：
测量数据如下表：
中心波长1561。94nm 线宽0.18nm
输入功率 6.59dBm
输出功率 1.52dBm
2。采用方案（b)搭建系统
首先测量EDFA增益谱如下图：
之后测量未加入FBG时的多纵模振荡谱线如下图：
最后加入FBG，得到单纵模振荡如下图：
测量数据如下表：
中心波长1551。16nm
3dB线宽0.32nm
输入功率11。47dBm
输出功率8。14dBm
六、讨论与分析
OBF、FBG在系统中的作用相当于滤波器，对原本较宽的增益谱进行限制，只有较小波长范围内的光子能够起振得到受激放大，而其他部分的震荡受到抑制,从而形成单纵模.
七、思考题
1．简述环形腔作为光纤激光器谐振腔的优点。
采用环形腔结构的光纤激光器（特别是单向运转的环形腔结构）可以避免空间烧孔效应和模式竞争，同时再结合波长选择装置能够使激光器以单纵模的形式运转，另外还能减少系统的器件数目，简化结构。
2．简述实验方案中光隔离器的作用。不使用光隔离器，会有激光输出吗?如果光隔离器反向放置呢?
隔离器避免了光双向传输形成驻波，造成空间烧孔效应，引起多纵模振荡。但是，若没有隔离器或隔离器反向放置,仍然会有激光输出。
3．实验方案中不使用光纤光栅反射滤波器，会有激光输出吗？为什么?
会有激光输出。因为没有反射作用时，光纤端面的Fresnel反射仍会形成反馈，不过输出可能比较小.
光通信技术实验报告 实验一光通讯系统WDM系统设计 实验目的 1.熟悉Optisystem实验环境，练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2.使用OptiSystem模拟仿真WDM系统的各项性能参数，并进行分析。 实验原理 光波分复用系统简介 光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原，这种复用技术不仅适用于单模或多模光纤通信系统，同时也适用于单向或双向传输。 波分复用系统的工作波长可以从0.8μm到1.7μm，由此可见，它可以适用于所有低衰减、低色散窗口，这样可以充分利用现有的光纤通信线路，提高通信能力，满足急剧增长的业务需求。 WDM光通信结构组成 1)滤波器：在WDM系统中进行信道选择，只让特定波长的光通过，并组织其他光波长 通过。可调谐光滤波器能从众多的波长中选出某个波长让其通过。在WDM系统的光接收机中，为了选择所需的波长，一般都需依赖于其前端的可调谐滤波器。要求其有宽的谱宽以传输需要的全部信号谱成分，且带宽要窄以减小信道间隔。 2)复用器/解复用器（MUX/DEMUX）：将多个光波长信号耦合到一路信道中，或使混合 的信号分离成单个波长供光接收机处理。一般，复用/解复用器都可以进行互易，其结构基本是相同的。实际上即是一种波长路由器，使某个波长从指定的输入端口到一个指定的输出端口。 实验软件介绍 OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS和MANS都使用。一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，OptiSystem具有强大的模拟环境和真实的
光纤通信实验报告 1. 引言 光纤通信是一种基于光信号传输的通信方式，其具有高速、大容量、低损耗等优点，已经成为现代通信领域的主流技术。本实验旨在通过 搭建光纤通信系统，验证其性能和可行性。 2. 实验目的 本实验的主要目的是： - 了解光纤通信的基本原理与技术； - 掌握光纤通信系统的搭建方法； - 通过实际操作验证光纤通信的传输性能。 3. 实验原理 光纤通信系统包括光源、光纤传输介质、光检测器等组成部分。光 信号通过光源产生，经由光纤传输介质传输，并最终被光检测器接收 和解读。 4. 实验步骤 4.1 实验材料准备 在进行实验之前，我们需要准备以下材料： - 光纤通信系统实验箱，包括光源、光纤、光检测器等；
- 光纤连接器、光纤插入损耗测量仪等辅助器材； - 电源线、示波器等实验设备。 4.2 搭建光纤通信系统 根据实验箱中提供的说明书，依次将光源、光纤和光检测器进行连接。确保光纤的插入损耗尽量低，并且连接稳定可靠。 4.3 进行数据传输测试 利用示波器等实验设备，观察发送端的信号波形，并通过光检测器接收信号，并利用示波器显示接收端信号波形。记录并比较发送端和接收端的信号特征，进一步验证光纤通信的性能。 5. 实验结果与讨论 通过实验，我们获得了发送端和接收端的信号波形，并进行了详细的比较分析。根据实验结果，我们可以得出以下结论： - 光纤通信系统具有较高的传输速率和大容量的特点； - 通过合理的布线和连接方式，可以降低光纤的插入损耗，提高通信系统的性能； - 在实际应用中，光纤通信系统需要注意光纤的维护和保护，避免光纤的弯曲和损坏。 6. 实验总结
光纤激光器的原理及应用 前言 光纤激光器是一种利用光纤作为介质传输激光能量的器件，具有高效率、高可靠性和方便布线的特点。本文将介绍光纤激光器的工作原理以及其在各个领域的应用。 工作原理 光纤激光器是通过一系列的光学元件将光线限制在光纤内部，并利用光纤中的光耦合技术将激光能量传输到目标位置的设备。下面将详细介绍光纤激光器的工作原理。 1.激光器结构光纤激光器一般由泵浦源、光纤增益介质、谐振腔和输 出光纤组成。泵浦源提供能量供给，激发光纤增益介质中的活性离子跃迁发射出光子。谐振腔用于产生激光的振荡和放大。 2.光纤增益介质光纤增益介质一般采用掺杂了活性离子的光纤，并且 活性离子的浓度要足够高以保证放大效果。常用的增益介质有掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤等。 3.泵浦源泵浦源一般采用激光二极管或固体激光器，通过泵浦能量将 活性离子兴奋到激发态。 4.谐振腔谐振腔是光纤激光器中光的振荡和放大的地方。谐振腔通常 由两面具有高反射率的光纤光栅组成，形成一个光学腔，使激光在腔内进行反复反射，增强激光的能量。 5.输出光纤输出光纤负责将激光能量从激光器传输到目标位置。输出 光纤一般具有高纯度、低损耗和稳定的特点。 应用领域 光纤激光器具有广泛的应用领域，下面将分别介绍光纤激光器在工业、医疗和通信领域的应用。 工业应用 •材料加工：光纤激光器可以用于金属切割、焊接、打孔等材料加工工序，具有精确性高、速度快、不产生物理接触等优点。 •雷达测距：光纤激光器可以应用于测距仪器，利用激光器发射一束光线，通过测量光的反射时间来计算距离。
•光纤通信：光纤激光器可在光纤通信中作为信号的光源和放大器，具有高效率、高信号质量和大带宽等特点。 医疗应用 •激光手术：光纤激光器可用于激光手术，如激光手术切割、焊接和去除异物等，具有创伤小、出血少、精确性高等优点。 •激光治疗：光纤激光器可用于激光治疗，如激光照射疗法、激光物理疗法和激光穿透疗法等，可以用于肌肤美容、康复和疾病治疗等。 通信应用 •光纤传输：光纤激光器可用于光纤通信中的光源和放大器，能够将信息以光信号的形式传输，具有高速传输、大带宽和低损耗等特点。 •光纤传感：光纤激光器可以应用于光纤传感技术，如光纤测温、光纤压力传感和光纤形变传感等，用于测量和监测各类物理量。 结论 光纤激光器是一种重要的光学器件，可以在工业、医疗和通信领域发挥重要作用。通过理解光纤激光器的工作原理及其应用领域，可以更好地应用于实际生产和生活中，推动科技的进步和社会的发展。
光纤通信实验报告 班级：14050Z01 姓名：李傲 学号：1405024239
实验一光发射机的设计 一般光发送机由以下三个部分组成： 1)光源（Optical Source）：一般为LED和LD。 2)脉冲驱动电路（Electrical Pulse Generator）：提供数字量或模拟量的电信号。 3)光调制器（Optical Modulator）：将电信号（数字或模拟量）“加载”到光波上。以 光源和调制器的关系来看，分为光源的内调制（图1.1）和光源的外调制（图1.2）。 采用外调制器，让调制信息加到光源的直流输出上，可获得更好的调制特性、更好的调制速率。目前常采用的外调制方法为晶体的电光、声光及磁光效应。图1.2的结构中，光源为频率193.1Thz 的激光二极管，同时我们使用一个Pseudo-Random Bit Sequence Generator模拟所需的数字信号序列，经过一个NRZ脉冲发生器（None-Return-to-Zero Generator）转换为所需要的电脉冲信号，该信号通过一个Mach-Zehnder调制器，通过电光效应加载到光波上，成为最后入纤所需的载有“信息”的光信号。 图1.1内调制光发射机图1.2外调制光发射机 对于直接强度调制状态下的单纵模激光器，其载流子浓度的变化是随注入电流的变化而变化。这样使有源区的折射率指数发生变化，从而导致激光器谐振腔的光通路长度相应变化，结果致使振荡波长随时间偏移，导致所谓的啁啾现象。啁啾是高速光通讯系统中一个十分重要的物理量，因为它对整个系统的传输距离和传输质量都有关键的影响。 内容：铌酸锂（LiNbO3）型Mach-Zehnder调制器中的啁啾（Chirp）分析 1设计目的 对铌酸锂Mach-Zehnder调制器中的外加电压和调制器输出信号啁啾量的关系进行模拟和分析，从而决定具体应用中MZ调制器的外置偏压的分布和大小。 2设计布局图 外调制器由于激光光源处于窄带稳频模式，可以降低或者消除系统的啁啾量。典型的外调制器是由铌酸锂（LiNO3）晶体构成。本设计中，通过对该晶体外加电压的分析调整而最终减少该光发送机中的啁啾量，其模型的设计布局图如图1.3所示。
光纤激光器研究报告 近年来，随着信息技术的快速发展，光通信和光存储技术的需求不断增加，光纤激光器作为一种重要的光源设备，其研究和应用也越来越受到关注。本文将从光纤激光器的基本原理、研究现状、应用前景等方面进行探讨。 一、光纤激光器的基本原理 光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器。其基本结构包括光纤、光纤耦合器、泵浦光源、光纤光栅等。泵浦光源通过光纤耦合器将能量输送到光纤中，光纤光栅则用于调制光纤中的光场，使其产生激光输出。光纤激光器的输出波长和功率可以通过调节光纤光栅的参数来控制。 光纤激光器的工作原理是基于光纤的增益介质特性。当泵浦光经过光纤时，会激发光纤中的掺杂物（如铒离子、钕离子等）发生跃迁，产生光子，并激发周围的光子参与共振反馈，形成光纤中的激光场。光纤激光器具有波长可调、功率稳定、光斑质量好等优点，因此在光通信、激光加工、医学等领域有广泛的应用。 二、光纤激光器的研究现状 目前，光纤激光器的研究主要集中在以下几个方面： 1.光纤激光器的波长调制技术 光纤激光器的波长调制技术是实现光纤激光器波长可调的关键 技术之一。目前，波长调制技术主要包括电光调制、热光调制、机械调制等。其中，电光调制技术是最常用的一种技术，其原理是利用电
场控制光纤光栅的折射率，从而调制激光的波长。 2.光纤激光器的高功率输出技术 光纤激光器的高功率输出是实现光纤激光器广泛应用的必要条 件之一。目前，高功率输出技术主要包括多段光纤放大、光纤叠加等。多段光纤放大技术通过将光纤分成多段进行放大，从而提高激光器的输出功率。光纤叠加技术则是利用多根光纤叠加的方法，将多个低功率的激光器输出合并成一个高功率的激光器输出。 3.光纤激光器的光学降噪技术 光学降噪技术是提高光纤激光器光斑质量的关键技术之一。目前，光学降噪技术主要包括光纤光栅滤波、光纤光栅反馈等。其中，光纤光栅滤波技术是将光纤光栅的带通滤波器替换为带阻滤波器，从而实现对光纤激光器输出波长的滤波。光纤光栅反馈技术则是利用光纤光栅的反馈作用，对光纤激光器输出波长进行调节，从而降低光学噪声。 三、光纤激光器的应用前景 光纤激光器具有波长可调、功率稳定、光斑质量好等优点，因此在光通信、激光加工、医学等领域有广泛的应用。具体应用如下： 1.光通信 光纤激光器作为光通信的重要光源设备，其波长可调、功率稳定等特点使其在光通信系统中应用广泛。目前，光纤激光器已成为光通信领域中的主要光源之一。 2.激光加工 光纤激光器作为一种高能量密度的激光器，其在激光加工领域中
5.掺铒光纤激光器的工作原理(2)
收稿日期：2014-4-29；收到修改稿日期：2014-5-15 基金项目：无 作者简介：郭冰清（1993-），女，本科生，光电子技术科学2011级。E-mail:tjuguobingqing@https://www.doczj.com/doc/8219165565.html, 导师简介：胡明列（1978-），男，博士后，教授，目前研究方向为超短脉冲激光技术和光子晶体光纤2 掺铒光纤激光器的工作原理 郭冰清刘昭韩达明张红伟 （天津大学精密仪器与光电子工程学院天津 300072） 摘要光纤激光器由于其特有的优点，近些年受到广泛关注和研究，而掺铒光纤激光器（EDFL）则是几种比较成熟的光纤激光器之一。本文主要介绍了掺铒光纤激光器的工作原理，包括掺铒光纤激光器铒离子能级结构、泵浦机制和增益谱线，以及五种常见的谐振腔型，并对可调谐掺铒光纤激光器和多波长掺铒光纤激光器的工作原理进行了简单介绍。之后简述掺铒光纤激光器的特点，比较了掺铒光纤激光器与其他激光器的优势所在，并在此基础上详述了掺铒光纤激光器在光纤通信及光纤传感方面的应用及问题。最后对掺铒光纤激光器的发展进行了展望。 关键词激光器；工作原理和应用；掺铒光纤激光器；谐振腔 中图分类号TN248文献标识码 A The Working Principle of Doped Fiber Laser GUO Bing-qing, LIU Zhao, HAN Da-ming, ZHANG Hong-wei (College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin, 300072,China) Abstract In recent years, the optic fiber lasers are paid much attention and researched, due to its special advantages. And erbium-doped fiber laser is one of the several mature fiber lasers. This paper mainly introduces the working principle of erbium-doped fiber laser, including energy level structure of erbium ion, pumping mechanism, resonant cavity, gain spectrum, and five common resonant cavity. The principle of tunable erbium-doped fiber laser and multi wavelength erbium-doped fiber laser are introduced. After that, the paper introduces the characteristic of erbium-doped fiber laser, and the advantages
掺铒光纤掺杂浓度 光纤通信是现代信息传输的主要方式之一，而掺杂不同元素的光纤则能够带来更多的功能和应用。掺铒光纤是一种特殊的光纤，其掺杂了铒元素。本文将围绕掺铒光纤的掺杂浓度展开讨论，探讨其对光纤性能和应用的影响。 掺铒光纤的掺杂浓度是指光纤中铒元素的含量。掺杂浓度的不同可以使光纤呈现出不同的特性和性能。在光纤通信中，掺铒光纤主要用于光放大器和激光器等器件中。 掺铒光纤的掺杂浓度对光纤的增益特性有着重要影响。增益是指信号在光纤中传输时的功率增加程度。增益与掺杂浓度呈正相关关系，即掺杂浓度越高，增益越大。这是因为铒元素能够吸收外界输入的光信号并放大，从而增强光信号的强度。然而，当掺杂浓度过高时，由于铒元素之间的相互作用会导致增益的饱和，使得增益不再随掺杂浓度的增加而线性增加。 掺铒光纤的掺杂浓度还会影响光纤的发射特性。在光纤激光器中，铒元素的激发能级跃迁可以产生特定波长的激光输出。掺杂浓度的变化会改变激发能级的分布，从而影响激光器的输出波长。当掺杂浓度较低时，铒元素的激发能级主要集中在较低的能级上，激光输出波长较长。而当掺杂浓度增加时，激发能级会逐渐向高能级转移，激光输出波长相应缩短。因此，通过调节掺杂浓度，可以实现对光
纤激光器输出波长的控制。 掺铒光纤的掺杂浓度还会对光纤的非线性光学特性产生影响。非线性效应是指光信号在传输过程中，由于光的强度较大而引起的光与光之间的相互作用。掺杂浓度的变化会改变光纤的非线性折射率，从而影响非线性效应的强度。掺杂浓度较低时，非线性效应较弱，光信号的传输较为稳定。而当掺杂浓度增加时，非线性效应会增强，光信号的传输可能会出现失真和衰减。 在实际应用中，掺铒光纤的掺杂浓度需要根据具体需求进行选择。对于光放大器而言，需要较高的掺杂浓度以实现高增益。而对于光激光器而言，需要根据所需的输出波长来选择合适的掺杂浓度。此外，非线性光纤器件的设计也需要考虑掺杂浓度对非线性效应的影响。 掺铒光纤的掺杂浓度对光纤的性能和应用具有重要影响。通过调节掺杂浓度，可以实现光纤的增益控制、波长调制和非线性效应的优化。在光纤通信领域，掺铒光纤的掺杂浓度的选择和控制是实现高性能和多功能光纤器件的关键之一。
光纤激光器的原理及应用 光纤激光器是一种利用光纤传输光信号并通过激光作用的设备。它的工作原理基于光纤的特性和激光的产生原理，广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。 光纤激光器的原理主要包括三个方面：光纤传输、激光产生和激光放大。 光纤传输是光纤激光器的基础。光纤是一种由高纯度石英玻璃或塑料制成的细长柔软的光传输介质。它具有低损耗、高带宽和抗干扰等优点，能够将光信号传输到目标位置。 激光产生是光纤激光器的核心。光纤激光器通常采用半导体激光二极管作为激光源，通过电流注入激活半导体材料，产生激光。激光二极管的输出波长通常在800纳米至1700纳米之间，可用于可见光和红外光的激发。 激光放大是光纤激光器的关键。光纤激光器中通常采用光纤放大器对激光进行放大。光纤放大器是一种利用光纤作为增益介质的器件，能够使激光功率得到显著提升。光纤放大器通常采用掺铥光纤或掺镱光纤，利用掺杂离子的能级跃迁来实现激光的放大。 光纤激光器的应用非常广泛，主要体现在以下几个方面： 光纤激光器在通信领域有着重要的地位。由于光纤传输具有低损耗
和高带宽的特点，光纤激光器可以用于长距离、高速率的光纤通信系统。它可以实现光纤通信的信号发射、接收和放大，为现代通信技术提供了重要支持。 光纤激光器在医疗领域有广泛的应用。激光具有高能量、高聚焦和高精度的特点，可以用于医疗器械中的切割、焊接、治疗等操作。例如，激光手术刀可以用于精确切割组织，激光治疗仪可以用于肿瘤治疗等。 光纤激光器还可以应用于材料加工和制造领域。激光加工技术可以用于金属切割、焊接、打孔等操作，可以实现高精度、高效率的加工过程。光纤激光器在汽车制造、航空航天、电子设备等领域的应用越来越广泛。 光纤激光器是一种利用光纤传输光信号并通过激光作用的设备。它的工作原理基于光纤的特性和激光的产生原理，广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。随着科技的不断发展，光纤激光器在各个领域的应用将会更加广泛，为人们的生活和工作带来更多便利与创新。
光纤激光器的基本原理 1. 引言 光纤激光器是一种基于光纤技术的激光装置，利用光纤的特殊结构和激光器的工作原理，产生高功率、窄线宽、可调谐的激光束。借助其独特的特点，光纤激光器在通信、医学、材料加工等领域有着广泛的应用。 在本文中，我将深入探讨光纤激光器的工作原理，并对其相关的基本原理进行详细解释。 2. 光纤的基本原理 光纤是一种具有高折射率的细长玻璃或塑料材料，具有高度透明和反射光的特性。光纤中有一个称为芯的中心部分，其折射率高于外部的称为包层的材料。这种差异使得光线能够通过反射的方式沿着光纤传输。 光纤的传输方式是通过光的全内反射实现的。当光线以大于临界角的角度射入光纤时，它会在芯和包层的交界面上完全内反射，并沿着光纤传输。光线的全内反射保证了光信号在光纤中的传输损耗很小。 3. 激光的基本原理 激光是一种具有高度聚焦和高单色性的电磁辐射波。它是通过将粒子（如电子或原子）从低能级促使到高能级，并在它们回到低能级时释放能量来产生的。 激光器的基本结构主要由激活介质、能量泵浦装置和光学谐振腔组成。 •激活介质：激活介质是激光器中产生激光的材料。它可以是固体、液体或气体。其中，气体激光器常用的激活介质为二氧化碳，固体激光器常用的激 活介质为钕、铷等。 •能量泵浦装置：能量泵浦装置用于提供能够将激活介质中的粒子激活到高能级的能量。通常使用的能量泵浦装置包括光泵浦、电子泵浦和化学泵浦等。•光学谐振腔：光学谐振腔是激光器中的一个空间，在其中光线来回反射，从而增加光线的相干性和增益。光学谐振腔由两个光学镜片构成，其中一个 镜片是部分穿透和部分反射的，另一个镜片是完全反射的。
1.讨论掺稀土（铒、钕）光纤受激辐射的基本原理 1)掺铒光纤激光器 EDF作为EDFL的增益介质，其基本原理是在光纤的纤芯中能产生激光的稀有元素（如铒、钕、镨等），通过激光器提供的直流光激励，使通过的光信号得到放大。利用掺铒光纤的非线性效应，把泵浦光输入到掺铒光纤中，使光线中的铒原子的电子能级升高。当高能级向低能级跃迁时，向外辐射出光子。当有光信号输入时，辐射光的相位和波长会自发与信号光传输一致。这样在输出端就可以得到功率较强的光信号，实现光信号放大。信号光在掺铒光纤的输出过程中可不断被放大。用半导体二极管或其他固体激光器作泵辅源还可产生可调谐激光。用掺铒光纤作成的光纤激光器，是光纤通信中不可缺少的部分。 2)钕光纤激光器 掺钕光纤中形成受激辐射的是三价钕离子，对于激光波长，以800nm波长的光源作为泵浦源，钕离子是一个四能级系统，参与激光过程的能级有四个，辐射波长为，四能级系统的激光下能级不是基态，而是中间能级，中间能级在热平衡状态上是空的，因而四能级的系统很容易实现E3和E2间的粒子数反转，四能级系统激光器的阙值比三能级系统低的多，因而掺钕光纤激光器的效率要比掺饵光纤激光器的高。
2.举例说明三种谐振腔的原理和应用？ 1)光纤环行谐振腔 泵浦光由1端进入，经 耦合器进入环行腔。激 励的激光与泵光无关。 产生的激光由4端到3 端。经耦合器分为2束： 一束从2端输出；另一 束由4端返回并被谐振 放大；如此反复。其中储存了能量。 2）光纤圈反射器 假设光波从端口1进入耦合器，耦合器将一半功 率耦合到端口3，而将另一半功率耦合到端口4（即 耦合系数k=）.50%的输入光沿光纤圈顺时针传播， 而将另一半沿光纤圈逆时针传播。跨过耦合器的 光波比光波直通的光波相位滞后π/2.端口2的投 射功能是两个场的叠加，即具有任意相位φ的顺 时针场和相位为φ-π的逆时针场的叠加，两者的 幅度相等，正好抵消，结果投射输出为0.由能量守恒可知，所有输入光都沿端口1返回。 3)光纤圈谐振腔 光纤圈为非谐振的干涉仪结构。其中没有能量 储存。 光波既可以通过另一端输出；又可以再从输入 端反射。 3.举例说明2种光纤激光器构成和产生激光的原理 1)掺Er 3+光纤激光器
光纤通信实验报告 光纤通信是一种使用光信号传输数据的通信技术，它利用了光的高速传输和大带宽的特性，成为了现代通信领域的重要技术之一。在本次实验中，我们对光纤通信的原理和实验验证进行了深入研究。 实验一: 光的传播特性 我们首先对光的传播特性进行了研究。选择了一根直径较细的光纤，并采用了迎射法和反射法进行传导实验。通过在纤芯中投射光线，并观察传导的情况，我们验证了光在光纤中的传播路径并没有明显偏向，光线能够相对直线传播。 实验二: 光纤的损耗与色散 在光纤通信中，损耗和色散是不可避免的问题。我们通过实验对光纤中损耗和色散的影响进行了测试。 损耗实验中，我们通过分析在不同长度光纤中传输的光强度，发现随着距离的增加，光强度会逐渐减弱。这是由于光纤中存在
材料吸收和散射等因素造成的。为了减小损耗，优化光纤的材料 和结构是很重要的。 色散实验中，我们将不同波长的光信号通过光纤传输，并测量 到达另一端的时间。实验结果显示，不同波长的光信号到达时间 存在差异。这是由于光纤中折射率随波长变化而引起的色散效应。为了减小色散，需要采用更先进的技术，如光纤衍生波导和光纤 增益等手段。 实验三: 单模光纤与多模光纤 光纤通信中，单模光纤和多模光纤是常用的两种类型。通过实验，我们对这两种光纤的传输特性进行了研究。 我们首先测试了单模光纤。结果显示，在单模光纤中，光信号 会以单一光波传播，因此具有较低的色散和损耗，适用于远距离 传输和高速通信。 然后我们进行了多模光纤的实验。实验结果显示，多模光纤中 存在多个模式的光信号传播，由于不同模式间的传播速度不同，
会导致严重的色散和损耗问题。因此，多模光纤适用于近距离传输和低速通信。 结论 通过本次光纤通信实验，我们对光纤通信的原理和实际应用有了更深入的了解。我们发现光纤通信具有高速率、低损耗和大带宽等优势，而不同类型的光纤对于不同的通信需求有着不同的适应性。 然而，我们也看到了光纤通信中存在的一些问题，如损耗、色散和设备成本等。为了克服这些问题，进一步的研究和技术创新是必要的。例如，通过改进光纤材料和结构，减小损耗和色散；引入新的调制和解调技术，提高通信的可靠性和效率。 总体来说，光纤通信的发展已经取得了巨大的成就，为人们的通信需求提供了快速和高效的解决方案。在未来，我们期待光纤通信技术能够继续创新，推动通信行业向更高水平发展。
光纤通信实验报告 1. 实验目的 本次实验的目的是研究光纤通信的原理、方法和特点，掌握实 际操作光纤通信系统的能力。通过实验验证光纤通信系统的性能，并熟悉基本的光通信设备的使用技能。 2. 实验原理 光纤通信是利用光学纤维作为传输介质，将光信号通过纤维传递，再由接收装置将光信号转换为电信号进行数据的接收和处理。 光源产生激光，经过透过器调整光强度，之后由发射器向光纤 输入光信号。光纤是将光信号通过光纤的全反射，由光源发出光 束的入口被光纤捕获，从而实现了光信号的传输。接收端利用接 收器将传输的光信号转换成电信号进行接收、解析和处理。整个 过程非常迅速而且非常高效。 3. 实验仪器
本次实验所用仪器有：光源、透过器、发射器、光纤、接收器及接收端的处理器。 4. 实验步骤 （1）将光源与波长调整器连接，并将波长调整器波长改为1310nm，紧接着连接透过器。 （2）将透过器波长调整为1310nm，并将其连接到发射器。 （3）将发射器附着在光纤的末端，特别是朝向光源的位置。注意正确调整发射器的位置和方向，以确保光能够被准确的输入到光纤中。 （4）将光纤的另一端连接到接收器，并调整接收器的定位和调整角度，以便更好的接受光信号。 （5）通过接收器将光信号转换成电信号，之后将其接到处理器中。
（6）可通过一系列的测试诊断工具对数据传输质量进行检测和分析，并通过调整系统参数来保障系统的稳定与安全。 5. 实验结果 实验结果表明，光纤通信传输速度高，传输品质稳定，具有高带宽，同时还可以承受长距离传输，在实现高速率数据传输的过程中，光纤通信比传统的WIFI传输速度快得多。 6. 实验感悟 通过本次实验，我掌握了光纤通信的原理和运行过程，了解了各个光通信设备的性能和特点。在实际操作过程中，我深感光纤通信传输速度的高效简洁性，并对传统的有线网络传输方式有了更多的认识。光纤通信是未来网络通信的重要手段，我相信在接下来的时间里，它将发挥更加重要的作用。
XX学号 时间地点 实验题目半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理 2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系 3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法 二、实验内容 1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线 2、根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率 三、实验仪器 1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台 2、FC接口光功率计1台 3、FC-FC单模光跳线 1根 4、万用表1台 5、连接导线 20根 四、实验步骤 1、用导线连接电终端模块T68(M)和T94(13_DIN)。 2、将开关BM1拨为1310nm,将开关K43拨为“数字”，将电位器W44逆时针旋转到最小。 3、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T）防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光功率计输入端连接起来，并将光功率计测量波长调整到1310nm档。 4、用万用表测量T97（TV+）和T98(TV-)之间的电阻值（电阻焊接在PCB板的反面），找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（V＝IR110）。 5、将电位器W46（阈值电流调节）逆时针旋转到底。 6、打开交流电源，此时指示灯D4、D5、D6、D 7、D8亮 7、用万用表测量T97（TV+）和T98(TV-)两端电压（红表笔插T97，黑表笔插T98）。 8、慢慢调节电位器W44（数字驱动调节），使所测得的电压为下表中数值，依次测量对应的光功率值，并将测得的数据填入表格中，精确到0.1uW。 9、做完实验后先关闭交流电开关。 10、拆下光跳线与光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。 五、实验报告结果 1、根据测试结果，算出半导体激光器驱动电流，画出相应的光功率与注入电流的关系曲线。
光纤通信实验报告全 一、实验目的 1. 学习光纤通信的基本原理； 2. 掌握光纤通信实验的基本步骤和方法； 3. 熟悉光纤通信系统所需的主要元器件。 二、实验原理 1. 光纤通信的基本原理 光纤通信是指利用光纤作为传输介质，将信号进行传输和接收的通信方式。它的原理基于光的全反射和光纤的全内反射，将光信号从一端传输到另一端。光纤通信和其他传输方式相比，具有传输速度快、传输距离远、容量大等特点。 2. 光纤通信的主要元器件 光纤通信系统的主要元器件有：光源、光纤、光学耦合器、接收器等。其中，光源是产生光信号的元器件；光纤是光信号传输的介质；光学耦合器是将光源产生的光信号耦合到光纤中的元器件；接收器是将光纤中传输的光信号转换成电信号的元器件。 三、实验步骤 1. 实验前准备 先检查实验中所需的仪器设备是否齐全，包括光源、光纤、光学耦合器、接收器等。接着，将实验仪器逐一放置在实验室桌面上，并保证其正常工作。 2. 测试单模光纤的传输性能 选用单模光纤，将光源输出的光信号通过光学耦合器输入到光纤中，然后将光纤输出端的光信号转换成电信号进行检测并记录。在实验中，可以通过检测光信号的衰减程度、频率响应等参数，测试单模光纤的传输性能。 4. 测试光纤模式发射器的输出功率和频率特性 5. 测试光纤接收器的灵敏度和非线性特点 四、实验结果
在实验中，我们通过测试单模光纤和多模光纤的传输性能，以及光纤模式发射器和光纤接收器的性能特点，得到了丰富的实验数据。通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论： 1. 单模光纤相比于多模光纤，具有更小的光信号衰减和更高的频率响应； 2. 光纤模式发射器的输出功率和频率特性较为稳定，可以满足长距离信号传输的需求； 3. 光纤接收器的灵敏度和非线性特点对于信号传输的质量影响较大，应予以重视。 通过本次实验，我们更深入地了解了光纤通信的原理和应用，掌握了基本的光纤通信实验技能和方法。在实验中，我们也发现了光纤通信系统所需的主要元器件，以及它们的性能特点和应用范围。 在今后的学习和实践中，我们将进一步地探索和应用光纤通信技术，为推动信息技术的发展和应用做出更大的贡献。
光纤通信实验报告-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
光纤通信实验报告 课程名称光纤通信实验 实验一 光源的P-I特性、光发射机消光比测试 一、实验目的 1、了解半导体激光器LD的P-I特性、光发射机消光比。 2、掌握光源P-I特性曲线、光发射机消光比的测试方法。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、2号、25号模块各一块 2、23号模块（光功率计）一块 3、FC/PC型光纤跳线、连接线若干 4、万用表一个
三、实验原理 数字光发射机的指标包括：半导体光源的P -I 特性曲线测试、消光比（EXT ）测试和平均光功率的测试。 1、半导体光源的P-I 特性 I(mA) LD 半导体激光器P-I 曲线示意图 半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，激光二极管可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即启动介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。半导体激光器的输出光功率与驱动电流的关系如上图所示，该特性有一个转折点，相应的驱动电流称为门限电流（或称阈值电流），用I th 表示。在门限电流以下，激光器工作于自发辐射，输出（荧光）光功率很小，通常小于100pW ；在门限电流以上，激光器工作于受激辐射，输出激光功率随电流迅速上升，基本上成直线关系。激光器的电流与电压的关系类似于正向二极管的特性。该实验就是对该线性关系进行测量，以验证P -I 的线性关系。 P -I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流I th 尽可能小，没有扭折点， P-I 曲线的斜率适当的半导体激光器：I th 小，对应P 值就小，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大；没有扭折点，不易产生光信号失真；斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。 2、光发射机消光比 消光比定义为：00 11 10lg P EXT P 。
掺铒光纤激光器原理 一、概述 掺铒光纤激光器是一种基于掺铒光纤（Er-doped fiber）的激光装置，具有输出功率高、调制带宽宽、转换效率高等优点，被广泛应用于激光手术刀、激光雷达、激光打标、光通信和能量激光光源等领域。本文将详细介绍掺铒光纤激光器的原理和构成。 二、原理 1. 掺铒光纤的结构与特性 掺铒光纤是由玻璃材料制成的，其结构类似于普通光纤，由包层、掺铒核心和侧面反射层组成。铒元素在光纤中的浓度较高，可以激发激光振荡。掺铒光纤具有较高的增益系数，适合产生激光。 2. 激光振荡过程 当泵浦光照射掺铒光纤时，铒离子受激发射出电磁波，经过谐振腔反射和损耗，最终形成激光振荡。在这个过程中，泵浦光的强度、波长和掺铒光纤的结构参数都会影响激光的输出功率和波长。 3. 谐振腔 谐振腔是掺铒光纤激光器的关键组成部分，由两个反射镜组成。其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。谐振腔的长度会影响激光的波长和输出功率。 三、构成 1. 泵浦源
泵浦源是提供能量的设备，通常采用高强度半导体激光器作为泵浦光源。泵浦光的波长通常在800-900nm范围内，可以根据掺铒光纤的特性进行调整。 2. 掺铒光纤 掺铒光纤是激光振荡的核心部件，决定了激光的输出性质。通常选用具有较高铒离子浓度的光纤，以获得较高的增益系数和激光输出功率。 3. 反射镜 反射镜是构成谐振腔的关键部件，通常采用高反射率的光学镜片。其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。 4. 驱动与控制电路 驱动与控制电路是掺铒光纤激光器的核心部分，负责控制泵浦光的强度、波长和照射时间等参数，以保证激光的稳定输出。同时，还需要监测激光的输出功率、波长和稳定性等指标，以便进行调节和控制。 四、应用领域 1. 激光手术刀：掺铒光纤激光器具有较短的波长（2μm），可以穿透组织较浅，适用于激光手术刀领域。通过调节泵浦光的强度和输出功率，可以控制激光的切割深度和宽度。 2. 激光雷达：掺铒光纤激光器的输出功率较高，适合用于激光雷达系统。通过调节泵浦光的强度和输出功率，可以调节雷达系统的灵敏度和探测距离。
光纤激光器的研究与开发 随着现代科技的不断发展，人们对于光纤激光器的需求越来越高。光纤激光器 是一种用于光通信、医学、工业制造等领域的重要器件，其高效率、高功率、高质量的输出光束，使它在现代外界应用中占据了重要地位。 一、光纤激光器的工作原理 光纤激光器主要包含光泵浦、增益介质和谐振腔三个部分。光泵浦能量通过半 导体激光器、氘灯、Nd:YAG激光器等方式提供，达到激发掺杂在光纤中的掺杂离子，将激光能量转化为材料内的能量。这种能量增益是通过光纤中材料的光吸收效应来实现的。例如：19mm的长度、3mm的掺Yb3+光纤，其增益截面约为 2.5x10^-20cm^-2。 增益介质的选择对光纤激光器的工作效能非常重要。常用的增益介质有Nd3+、Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+等元素离子。其中，Yb3+因为其长寿命、跃迁截面大 才被广泛地应用于光纤激光器之中。 谐振腔是光纤激光器的另一个重要组成部分。谐振腔内包含两个反射镜，分别 为输出反射镜和高反射镜。高反射镜是指透反射率小于5%的反射镜，而输出反射 镜则需要具有较高的透反射率。当增益器中的激光与谐振腔中的光发生共振时，就会产生放大，从而形成了激光脉冲。 二、光纤激光器的优点 光纤激光器具有许多优点，这使得其在许多应用领域具有广泛的应用。以下是 其中一些优点： 1. 高功率：由于光泵浦能量提供的能量密度非常高，可以得到非常高的功率。 2. 窄谱：光纤激光器形成的光脉冲非常窄，其谱线也非常窄，这使得其在许多 应用方面拥有较为优越的性能。
3. 高光束质量：光纤激光器输出的光束非常稳定，光束质量高，重合度也很好。 4. 省电：和其他激光器相比，光纤激光器更为节能，也更加可靠。 5. 环保：光纤激光器在生产和使用过程中对环境的影响也比较小。 三、光纤激光器的应用 光纤激光器具有广泛的应用，特别是在工业和医学领域中，以下是其常见的应用： 1. 切割和焊接：光纤激光器可以被用于对轻型材料进行切割和焊接的工作，在 汽车工业、航空工业和电子工业中广泛应用。 2. 医疗：光纤激光器被用于进行手术和治疗，例如在胃肠领域、眼部和皮肤治 疗中。 3. 通信：光纤激光器也被用于光纤通信中，提供高速和高质量的通信服务。 4. 研究：在研究所用中，光纤激光器可以被用于进行激光实验，研究光的性质 和应用。 四、光纤激光器的未来 在未来，随着科技的不断进步，光纤激光器的应用领域将会越来越广泛，未来 的需求也会越来越大。特别是在高威能和高功率方面，光纤激光器有望赢得更多的市场份额。随着技术的进步，光纤激光器也会更加先进、效率更高、更加节能和环保。 总之，光纤激光器是一项具有极高发展潜力的新兴技术。随着越来越多的人们 对光纤激光器进行研发和应用，它会在现代化社会中发挥更加独特的作用。
光纤激光器 概述 光纤激光器是一种利用光纤将激光能量传输的设备。它利用光纤作为激光工作 介质，通过激光的放大和功率增强，将激光信号传输到目标位置。光纤激光器具有高能量密度、高光束质量、紧凑轻便和波长多样性等优势，被广泛应用于通信、材料加工、医疗和科学研究等领域。 工作原理 光纤激光器的工作原理基于激光的受激辐射效应。当外部能量输入到光纤中时，光纤中的活性物质（如掺铒离子、掺钕离子等）将吸收能量并跃迁到高能级。随后，一部分活性物质的粒子将在受激辐射的作用下跃迁到低能级，并辐射出与输入能量相对应的光子。 这些光子首先经过光纤中的光放大介质，不断受到受激辐射的反复作用，形成 一束相干的激光。然后，通过光纤内部的光学元件（如光纤耦合器、准直器等），激光信号被调整为所需的波长和光束质量。最后，激光信号从光纤的输出端口传输出来，可以用于不同的应用领域。
光纤激光器的特点 高能量密度 光纤激光器具有高能量密度的特点，能够将大部分的输入能量转化为激光输出 能量。这意味着光纤激光器可以提供高功率的激光，适用于需要大能量密度的应用，如材料加工、激光切割和激光焊接等。 高光束质量 光纤激光器的光束质量很高，具有良好的光聚焦特性。这意味着激光束可以被 聚焦到很小的尺寸，从而提高能量密度和加工效果。高光束质量使得光纤激光器在微细加工、精确切割和高精度测量等领域具有优势。 紧凑轻便 光纤激光器相对于其他类型的激光器来说，具有紧凑和轻便的特点。由于光纤 本身具有柔性和可弯曲性，光纤激光器可以设计成各种形状和尺寸，便于安装和集成到不同的设备中。这使得光纤激光器在便携设备和移动应用中得到广泛应用。 波长多样性 光纤激光器可以根据应用需求选择不同的工作波长。通过调整掺杂物的种类和 含量，可以实现不同波长的激光输出。这使得光纤激光器在通信领域具有应用潜力，并可以适应不同介质的材料加工需求。
多波长掺铒光纤激光放大器的放大特性研究 张博;张恩涛;胡小川;何幸锴;沈琪皓;陈玥洋;张勍;李策 【摘要】为了研究多波长掺铒光纤激光放大器的放大特性,在单频放大器的基础上,忽略放大自发辐射,推导了描述多波长掺铒双包层光纤放大器的稳态速率方程组,建立了多波长掺铒光纤放大器的理论模型.利用该模型对单波长放大、双波长放大、四波长放大的特性,进行了数值模拟和理论分析;以四波长的激光信号放大为例,对多波长掺铒光纤放大器的放大特性,均衡增益特性进行了研究.结果表明,在单波长注入情况下,光纤放大器的掺杂光纤存在最佳光纤长度为8m;与小信号放大不同,大功率掺铒光纤放大器在1530nm～1560nm之间增益谱趋于平坦;双波长放大输出功率差随着波长间隔的增加线性增大波长间隔为20nm时,通过调节输入信号功率比可以实现最大功率差6.855W的功率均衡补偿;四波长放大时,通过信号功率配比之后的四波长激光输出功率最大偏差为0.28W,在一定范围内实现了均衡增益.这一结果对于掺铒光纤激光的多波长激光输出以及在激光多普勒测风雷达中的应用具有一定帮助. 【期刊名称】《激光技术》 【年(卷),期】2018(042)003 【总页数】6页(P325-330) 【关键词】光纤放大器;多波长掺铒光纤放大器;功率均衡调制;波长间隔;增益谱【作者】张博;张恩涛;胡小川;何幸锴;沈琪皓;陈玥洋;张勍;李策 【作者单位】西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西
南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理研究所,成都610041;西南技术物理 研究所,成都610041;通化师范学院物理学院,通化134001 【正文语种】中文 【中图分类】TN248.1 引言 掺铒光纤激光器具有结构简单、体积小、重量轻及成本低等优点。在光纤通信、激光测距、激光雷达、大气遥感等领域应用非常广泛。特别是在激光雷达、大气遥感等应用领域，需要单台激光器可以多个激光波长输出，来实现大气风场的快速、实时、高精度测量。因此，业界众多单位对多波长光纤激光器进行了深入研究。 目前，国内外研究采用频移反馈[1-3]、非线性效应[4-8]、偏振烧孔效应[9-12]等 多种方案，实现了多波长激光输出，在多波长激光的振荡产生方面取得了较多成果，但在激光雷达应用方面较为少见。反而是基于掺铒光纤放大器(Er-doped fiber amplifier,EDFA)的多波长激光放大方案，在应用中比较容易实现高功率、大脉冲 能量的激光输出，在应用中优点突出，应用较多[13-14]。鉴于此，本文中基于掺 铒光纤放大器，建立了多波长掺铒光纤放大速率方程，对多波长光纤激光的放大特性，均衡增益特性进行了研究。 1 理论模型 掺铒光纤放大器是Er3+在抽运源作用下，在掺铒光纤中出现了粒子数反转分布， 产生了受激辐射，从而使光信号得到放大。抽运光通常选用980nm和1480nm 的激光,研究表明，发射波长为980nm的半导体激光器是掺铒光纤放大器的最佳 抽运源 [15],因为980nm半导体激光器抽运源具有增益系数高、亮度高、功率大 等优点。980nm激光抽运下的EDFA近似是一个三能级系统,如图1所示。