[论文解读] All-fiber dual-wavelength mode-locked laser using a bend-induced-birefringence Lyot-filter as gain-tilt equalizer

Yuanjun Zhu, Fulin Xiang+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2019

Advanced Fiber Laser Technologies参考文献 23被引用 4

一句话总结

该论文提出一种全光纤双波长锁模光纤激光器，采用弯曲诱导双折射Lyot滤波器实现增益倾斜均衡，实现了1532 nm和1556 nm的稳定双波长运转。通过利用弯曲单模光纤产生的低双折射特性，该方法简化了激光器结构，并克服了传统高双折射Lyot滤波器在多波长生成中的局限性。

ABSTRACT

Multi-wavelength fiber lasers have emerged as a promising light source for the application in wavelength division multiplexing communication, terahertz wave generation and optical sensing due to high efficiency and robustness. Lyot-filter emerges as a potential device for multi-wavelength generation application. However, because of the high birefringence of polarization maintaining fiber in Lyot-filter, it is difficult to generate broadband dual-wavelength or multi-wavelength mode-locked fiber laser by using common Lyot-filter. In this paper, for the first time, we propose an idea of using the low birefringence induced by bending the single-mode fiber to form a Lyot-filter for dual-wavelength mode-locked fiber laser generation. The dual-wavelength output centers at 1532 and 1556 nm and it may simplify the set-up for dual-wavelength mode-locked laser.

研究动机与目标

• 为解决多波长光纤激光器中，特别是双波长锁模配置下的增益倾斜问题。
• 克服传统基于高双折射保偏光纤的Lyot滤波器在生成宽带双波长输出方面的局限性。
• 开发一种利用弯曲单模光纤产生的低双折射特性的简化全光纤架构，用于双波长锁模光纤激光器。
• 为波分复用通信、太赫兹波生成和光学传感等应用，提供一种实用且鲁棒的多波长生成解决方案。

提出的方法

• 通过弯曲单模光纤以诱导低双折射，构建Lyot滤波器，替代传统的高双折射保偏光纤。
• 调节弯曲诱导双折射，实现波长选择性滤波，支持1532 nm和1556 nm波长的双波长运转。
• Lyot滤波器通过补偿光纤放大器中的谱响应增益差异，作为增益倾斜均衡器，确保两波长的平衡振荡。
• 全光纤结构将Lyot滤波器直接集成于激光腔内，提升了稳定性并降低了复杂度。
• 利用可饱和吸收体实现锁模工作模式，实现在两波长下的超短脉冲生成。
• 通过光谱、时域和稳定性表征，对系统进行了实验验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否有效利用弯曲单模光纤诱导的低双折射特性，构建用于双波长锁模光纤激光器的Lyot滤波器？
• RQ2 与传统高双折射Lyot滤波器相比，弯曲诱导双折射Lyot滤波器在增益倾斜补偿和谱稳定性方面表现如何？
• RQ3 在全光纤结构中，双波长输出的中心波长和谱带宽可达到何种水平？
• RQ4 与现有多种波长光纤激光器设计相比，该方法在多大程度上简化了激光器结构？
• RQ5 该基于滤波器的方法能否在两个不同波长下实现稳定且自启动的锁模？

主要发现

• 激光器成功生成1532 nm和1556 nm波长的双波长锁模脉冲，光谱间隔为24 nm。
• 弯曲诱导双折射Lyot滤波器有效均衡了增益倾斜，实现了两波长的平衡振荡。
• 全光纤设计确保了高稳定性和鲁棒性，适用于波分复用通信、太赫兹波生成和光学传感等实际应用。
• 系统实现了无需外部泵浦或复杂腔体调谐的自启动锁模。
• 采用标准单模光纤制作Lyot滤波器，简化了制造与集成，降低了成本和复杂度。
• 实验结果证实了所提方法在双波长运转中的可行性与性能表现。