低噪声超窄线宽单频光纤激光器简介.ppt

低噪声超窄线宽单频光纤激光器Low Noise Ultra-narrow Linewidth Single Frequency Fiber Laser 上海瀚宇光纤通信技术有限公司 张瑞新 ILOPE 2015北京 目录 商用单频光纤激光器技术简介 上海瀚宇CoSF-1低噪声单频光纤激光器 CoSF-1单频光纤激光器的关键技术指标 CoSF-1单频光纤激光器系列产品 单频光纤激光器应用介绍 上海瀚宇单频光纤激光器的技术和产品蓝图 致谢 商用单频光纤激光器技术 短直腔DFB单频光纤激光器（NKT Photonics） 短直腔DBR型（NP Photonics；Advalue Photonics; 华南理工大学等） 复合腔技术（“虚拟环形腔”Orbits Lightwave） 环形腔以及复合环形腔的技术（上海瀚宇） DFB型单频光纤激光器NKT Photonics ?波长相移型光纤光栅；直接刻写在稀土掺杂光纤上。 光纤光栅长度约为2-10cm 工作波长范围由掺杂的光纤和相移光栅决定，1.0um（Yb）；1.5um（Er、ErYb）；2.0um（Tm） 丹麦NKT Photonics；法国IxFiber；上海光机所等 photo-sensitive rare earth doped fiber Pump light dlgap = lB/4 Stimulated laser emission at a wavelength lB Typical length: 2 - 10 cm passive fiber passive fiber DFB型单频光纤激光器NKT Photonics 缺点：?波长相移型光纤光栅要求技术难度高。 掺杂光纤掺杂浓度和光纤激光器的噪声之间需要平衡考虑。 特殊波长的光纤光栅 理论上可行，但是实现困难。 噪声偏大（光栅直接刻写在有源光纤上） Diode laser Isolator WDM coupler DFB fiber laser 优点：谐振腔结构简单，FSR可达GHz，易于实现单纵模输出 DBR型单频光纤激光器NP Photonics 短直腔设计，腔长几个厘米量级 高掺杂浓度，高吸收磷酸盐玻璃光纤作为有源介质 无源光纤光栅对作为腔镜 主要厂家包括NP Photonics；Advalue Photonics；华南理工大学等 DBR型单频光纤激光器-华南理工大学 理论上可以通过大功率的泵浦激光实现高功率的输出；但是单纵模的输出功率还是会受到众多因素限制，例如驰豫振荡。 线偏振输出的DBR激光器对光纤熔接有更高的要求，不容易实现高的偏振消光比。 DBR型单频光纤激光器NP Photonics 优点： 高掺杂浓度的磷酸盐玻璃光纤能够实现较高增益，短腔设计可以实现较高功率输出。 短的线形腔设计，纵模间隔较宽，易于实现单纵模输出。 缺点： 磷酸盐玻璃光纤熔点远远低于普通硅酸盐光纤，难以实现高强度的熔接，谐振腔可靠性差 用于选频的光栅要求较高，不容易实现 短直腔制作困难，难以适应苛刻的工作环境 高掺杂磷酸盐玻璃长期可靠性偏差，导致光纤激光器性能下降 “虚拟环形腔型”单频光纤激光器-Orbits Lightwave “虚拟环形腔型”单频光纤激光器-Orbits Lightwave 关键技术： 线形腔的基本结构，光纤光栅构成直腔的腔镜 通过控制双向传输的波的偏振，实现相反的圆偏振光（左旋和右旋），打破“驻波”的形成，实现虚拟的行波腔。 腔内插入超窄带光纤滤波器（F-P FBG）选取单纵模。 本质上仍然是短直腔结构，腔长决定的FSR依然是获取单纵模的关键，要求腔长较短 使用普通的硅酸盐掺杂增益光纤 “虚拟环形腔型”单频光纤激光器-Orbits Lightwave 精确控制往返波的偏振态，通过光纤熔接的技术以及控制保偏光纤长度的技术获得全光纤型1/4玻片和3/4玻片，用于实现左旋或者右旋的圆偏振光，制作工艺复杂困难，不容易实现；保偏光纤的拍长不容易控制。 必须通过腔内插入窄带滤波器实现单纵模的选取和输出，谐振腔的损耗大。 光纤光栅型F-P FBG滤波器要求高，是获取单纵模输出的关键。 虚拟环形腔的设计消除了线形腔的驻波空间烧孔效应，但是因为圆偏振光的实现困难，椭圆偏振光的存在会导致驻波并不能被真正消除。 Orbits Lightwave公司的“虚拟环形腔”技术实现工艺难度较大，缺少可复制性，难以批量生产，产品价格昂贵。 CoSF-1单频光纤激光器-上海瀚宇 “优化的行波腔”设计，消除驻波空间烧孔效应。 长腔长的设计能够允许较长的增益光纤，充分吸收泵浦光，实现高功率输出。 行波运转大幅度降低光纤激光器的相对强度噪声和相位噪声。 全光纤型窄带滤波器注入选取单纵模输出。 长饱和吸收体稳定单纵模运转。 单