分布反馈式光纤激光器线宽特性及其展宽机理研究

倪家升; 赵燕杰; 王昌; 彭刚定; 刘统玉; 常军; 孙志慧

doi:10.7498/aps.61.084205

摘要

针对分布反馈式光纤激光器(DFB-FL)线宽特性进行了深入研究.通过理论推导和实验验证, 分析了自脉动、相移光栅、激射窗口宽度以及外界环境扰动等因素对DFB-FL线宽的展宽作用. 进一步提出了压缩DFB-FL线宽的有效方法和途径,给出了自注入锁模方式下对DFB-FL线宽压缩的对比实验结果, 将DFB-FL的线宽从35 kHz压缩到了10 kHz.

关键词:

The linewidth characteristics of distributed feedback fiber laser (DFB-FL) is fully explored in this paper. The linewidth broadening effect of DFB-FL induced by self-pulsation, phase-shifted grating, especially lasing window, external disturbance, etc. are extensivly investigated in the paper based on the theoretical derivation and experiment. An effective linewidth compression method is proposed, and a self-injection system of DFB-FL comes up to reduce its linewidth from 35 kHz to less than 10 kHz.

Keywords:

作者及机构信息

1.
山东省科学院激光研究所, 山东省光纤传感技术重点实验室, 济南 250014;

2.
山东大学信息科学与工程学院, 济南 250010;

3.
新南威尔士大学电气工程与通信学院, 澳大利亚悉尼 2032

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60977058)和山东省杰出青年科学基金(批准号: JQ200819)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory of Optical Fiber Sensing Technology of Shandong Province, Laser Institute, Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014, China;

2.
School of Information Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250010, China;

3.
School of Electrical Engineering and Telecommunications, University of New South Wales, Sydney 2032, Australia

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60977058) and the Science Foundation for Distinguished Young Scholars of Shandong Province, China (Grant No. JQ200819).

参考文献

[1]	Kringlebotn J T, Archambault J L, Reekie L, Townsend J E, Vienne G G, Payne D N 1994 Opt. Lett. 19 2101
[2]	Asseh A, Storoy H, Kringlebotn J T, Margulis W, Sahlgren B, Sandgren S, Stubbe R, Edwall G 1995 Electron. Lett. 31 969
[3]	Wang L, Chen B, Chen J L, Chang L P, Li G Y, Sun A, Lin Z Q 2008 Chin. Phys. B 17 217
[4]	Li L, Schülzgen A, Zhu X, Moloney J V, Albert J, Peyghambarian N 2008 Appl. Phys. Lett. 92 051111
[5]	Foster S, Tikhomirov A 2005 IEEE J. Quantum Electron. 41 762
[6]	Barmenkov Y O, Kir'yanov A V, Pérez-Millán P, Cruz J L, Andrés M V 2008 IEEE J. Quantum Electron. 44 718
[7]	Ibsen M, Ronnekleiv E, Cowle G J, Zervas M N, Laming R I 2000 Electron. Lett. 36 143
[8]	Pradhan S, Town G E, Grant K J 2006 IEEE Photon. Technol. Lett. 18 1741
[9]	Sun J, Dai Y, Chen X, Zhang Y, Xie S 2006 IEEE Photon. Technol. Lett. 18 2587
[10]	Villanueva G E, Pérez-Millán P, PalacÏ J, Cruz J L, Andrés M V, MartÏ J 2010 IEEE Photon. Technol. Lett. 22 254
[11]	Qu R H, Ding H, Zhao H, Chen G T, Fang Z J 1999 Chin. J. Lasers 26 515 (in Chinese) [瞿荣辉, 丁浩, 赵浩, 陈高庭, 方祖捷 1999 中国激光 26 515]
[12]	Wang L, Chen B, Chen J L, Chang L P, Li G Y, Sun A, Lin Z Q 2007 Chin. Phys. Lett. 24 721
[13]	Fan W, Yang X T, Li X C, Zhu H D 2007 Opt. Laser Technol. 39 1189
[14]	Chen J L, Liang L P, Chen B, Fan W, Qiao Q Q, Xue S L, Lin Z Q 2003 Chin. J. Lasers 30 581 (in Chinese) [陈嘉琳, 梁丽萍, 陈柏, 范薇, 乔启全, 薛绍林, 林尊琪 2003 中国激光 30 581]
[15]	Zhang J S, Li T J, Zhao Y C, Wei D P, Jian S S 2000 Acta Opt. Sin. 20 1477 (in Chinese) [张劲松, 李唐军, 赵玉成, 魏道平, 简水生 2000 光学学报 20 1477]
[16]	Xue L F, Zhang Q, Li F, Zhou Y, Liu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 014213 (in Chinese) [薛力芳, 张强, 李芳, 周燕, 刘育梁 2011 60 014213]
[17]	Zhu Q, Chen X B, Chen J P, Peng G D 2006 Opt. Fiber Electr. Cable Appl. (1) 17 (in Chinese) [朱清, 陈小宝, 陈建平, 彭刚定 2006 光纤与电缆及其应用技术 (1) 17]
[18]	Suzuki A, Takahashi Y, Yoshida M, Nakazawa M 2007 IEEE Photon. Technol. Lett. 19 1463
[19]	Horak P, Voo N Y, Ibsen M, Loh W H 2006 IEEE Photon. Technol. Lett. 18 998
[20]	Fu S H, Song G F, Chen L H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1613 (in Chinese) [付生辉, 宋国峰, 陈良惠 2007 56 1613]
[21]	Wang J W, Dong X P, Zhou J L 2007 J. Xiamen Univ. 46 322 (in Chinese) [王劲文, 董小鹏, 周金龙 2007 厦门大学学报 46 322]
[22]	Xu O, Lu S H, Jian S S 2008 Acta Phys. Sin. 57 4604 (in Chinese) [许鸥, 鲁韶华, 简水生 2008 57 4604]

施引文献

[1]	Kringlebotn J T, Archambault J L, Reekie L, Townsend J E, Vienne G G, Payne D N 1994 Opt. Lett. 19 2101
[2]	Asseh A, Storoy H, Kringlebotn J T, Margulis W, Sahlgren B, Sandgren S, Stubbe R, Edwall G 1995 Electron. Lett. 31 969
[3]	Wang L, Chen B, Chen J L, Chang L P, Li G Y, Sun A, Lin Z Q 2008 Chin. Phys. B 17 217
[4]	Li L, Schülzgen A, Zhu X, Moloney J V, Albert J, Peyghambarian N 2008 Appl. Phys. Lett. 92 051111
[5]	Foster S, Tikhomirov A 2005 IEEE J. Quantum Electron. 41 762
[6]	Barmenkov Y O, Kir'yanov A V, Pérez-Millán P, Cruz J L, Andrés M V 2008 IEEE J. Quantum Electron. 44 718
[7]	Ibsen M, Ronnekleiv E, Cowle G J, Zervas M N, Laming R I 2000 Electron. Lett. 36 143
[8]	Pradhan S, Town G E, Grant K J 2006 IEEE Photon. Technol. Lett. 18 1741
[9]	Sun J, Dai Y, Chen X, Zhang Y, Xie S 2006 IEEE Photon. Technol. Lett. 18 2587
[10]	Villanueva G E, Pérez-Millán P, PalacÏ J, Cruz J L, Andrés M V, MartÏ J 2010 IEEE Photon. Technol. Lett. 22 254
[11]	Qu R H, Ding H, Zhao H, Chen G T, Fang Z J 1999 Chin. J. Lasers 26 515 (in Chinese) [瞿荣辉, 丁浩, 赵浩, 陈高庭, 方祖捷 1999 中国激光 26 515]
[12]	Wang L, Chen B, Chen J L, Chang L P, Li G Y, Sun A, Lin Z Q 2007 Chin. Phys. Lett. 24 721
[13]	Fan W, Yang X T, Li X C, Zhu H D 2007 Opt. Laser Technol. 39 1189
[14]	Chen J L, Liang L P, Chen B, Fan W, Qiao Q Q, Xue S L, Lin Z Q 2003 Chin. J. Lasers 30 581 (in Chinese) [陈嘉琳, 梁丽萍, 陈柏, 范薇, 乔启全, 薛绍林, 林尊琪 2003 中国激光 30 581]
[15]	Zhang J S, Li T J, Zhao Y C, Wei D P, Jian S S 2000 Acta Opt. Sin. 20 1477 (in Chinese) [张劲松, 李唐军, 赵玉成, 魏道平, 简水生 2000 光学学报 20 1477]
[16]	Xue L F, Zhang Q, Li F, Zhou Y, Liu Y L 2011 Acta Phys. Sin. 60 014213 (in Chinese) [薛力芳, 张强, 李芳, 周燕, 刘育梁 2011 60 014213]
[17]	Zhu Q, Chen X B, Chen J P, Peng G D 2006 Opt. Fiber Electr. Cable Appl. (1) 17 (in Chinese) [朱清, 陈小宝, 陈建平, 彭刚定 2006 光纤与电缆及其应用技术 (1) 17]
[18]	Suzuki A, Takahashi Y, Yoshida M, Nakazawa M 2007 IEEE Photon. Technol. Lett. 19 1463
[19]	Horak P, Voo N Y, Ibsen M, Loh W H 2006 IEEE Photon. Technol. Lett. 18 998
[20]	Fu S H, Song G F, Chen L H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1613 (in Chinese) [付生辉, 宋国峰, 陈良惠 2007 56 1613]
[21]	Wang J W, Dong X P, Zhou J L 2007 J. Xiamen Univ. 46 322 (in Chinese) [王劲文, 董小鹏, 周金龙 2007 厦门大学学报 46 322]
[22]	Xu O, Lu S H, Jian S S 2008 Acta Phys. Sin. 57 4604 (in Chinese) [许鸥, 鲁韶华, 简水生 2008 57 4604]

[1]	庞爽, 冯玉玲, 于萍, 姚治海. 自混沌光相位调制光反馈半导体激光器输出光的混沌特性. , 2022, 71(15): 150502. doi: 10.7498/aps.71.20220204
[2]	沈晓红, 曾盈莹, 毛琳, 朱仁江, 王涛, 罗海军, 佟存柱, 汪丽杰, 宋晏蓉, 张鹏. 双波长自锁模半导体薄片激光器. , 2022, 71(20): 204202. doi: 10.7498/aps.71.20220483
[3]	朱永浩, 黎华, 万文坚, 周涛, 曹俊诚. 三阶分布反馈太赫兹量子级联激光器的远场分布特性. , 2017, 66(9): 099501. doi: 10.7498/aps.66.099501
[4]	窦志远, 田金荣, 李克轩, 于振华, 胡梦婷, 霍明超, 宋晏蓉. 高重复频率全光纤被动锁模掺铒光纤激光器. , 2015, 64(6): 064206. doi: 10.7498/aps.64.064206
[5]	邓舒鹏, 黄文彬, 刘永刚, 刁志辉, 彭增辉, 姚丽双, 宣丽. 基于全息液晶/聚合物光栅的分布反馈式激光器的波长调谐特性研究. , 2012, 61(12): 126101. doi: 10.7498/aps.61.126101
[6]	韩旭, 冯国英, 武传龙, 姜东升, 周寿桓. 掺镱光纤激光器自脉冲与自脉冲内的自锁模研究. , 2012, 61(11): 114204. doi: 10.7498/aps.61.114204
[7]	方晓惠, 胡明列, 宋有建, 谢辰, 柴路, 王清月. 多芯光子晶体光纤锁模激光器. , 2011, 60(6): 064208. doi: 10.7498/aps.60.064208
[8]	薛力芳, 张强, 李芳, 周燕, 刘育梁. 高频调制大功率窄线宽分布反馈光纤激光器. , 2011, 60(1): 014213. doi: 10.7498/aps.60.014213
[9]	黄雪兵, 夏光琼, 吴正茂. 时变电流注入下光电负反馈垂直腔表面发射激光器的偏振双稳特性. , 2010, 59(5): 3066-3069. doi: 10.7498/aps.59.3066
[10]	张鑫, 胡明列, 宋有健, 柴路, 王清月. 大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器. , 2010, 59(3): 1863-1869. doi: 10.7498/aps.59.1863
[11]	王小发, 夏光琼, 吴正茂. 光电负反馈下单向耦合注入垂直腔表面发射激光器的混沌同步特性研究. , 2009, 58(7): 4669-4674. doi: 10.7498/aps.58.4669
[12]	张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月. 自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器. , 2009, 58(11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
[13]	范燕, 夏光琼, 吴正茂. 光注入下外光反馈半导体激光器输出自相关特性研究. , 2008, 57(12): 7663-7667. doi: 10.7498/aps.57.7663
[14]	宋有建, 胡明列, 刘庆文, 李进延, 陈伟, 柴路, 王清月. 掺Yb3+双包层大模场面积光纤锁模激光器. , 2008, 57(8): 5045-5048. doi: 10.7498/aps.57.5045
[15]	钟东洲, 夏光琼, 王飞, 吴正茂. 基于光反馈的单向耦合注入垂直腔表面发射激光器的矢量混沌同步特性研究. , 2007, 56(6): 3279-3291. doi: 10.7498/aps.56.3279
[16]	王勇刚, 马骁宇, 付圣贵, 范万德, 李强, 袁树忠, 董孝义, 宋晏蓉, 张志刚. 离子注入GaAs实现双包层掺镱光纤激光器被动调Q锁模. , 2004, 53(6): 1810-1814. doi: 10.7498/aps.53.1810
[17]	章若冰, 王清月, 边自鹏, 梁宏业, 庞冬青, 孙敬华. 低抽运三镜腔自锁模掺钛蓝宝石激光器的理论与实验研究. , 2000, 49(4): 756-761. doi: 10.7498/aps.49.756
[18]	王徐芳, 姚敏玉, 徐磊, 张剑锋, 陈明华, 高以智. 自注入减小增益开关分布反馈激光器时间抖动的数值模拟. , 2000, 49(3): 475-479. doi: 10.7498/aps.49.475
[19]	沈丹勋, 顾畹仪, 徐大雄. 移结构分布反馈激光器的静态及动态特性分析. , 1999, 48(9): 1659-1666. doi: 10.7498/aps.48.1659
[20]	柴路, 邢歧荣, 张伟力, 王清月. 掺钛蓝宝石自锁模环形激光器中的混沌现象. , 1999, 48(10): 1818-1822. doi: 10.7498/aps.48.1818

计量

文章访问数: 9585
PDF下载量: 975
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板