基于可调有源双耦合器环级联复合腔滤波器的2μm波段单纵模光纤激光器

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作者 郭文雅 孙威威 +2 位作者 吴胜保 冯亭 延凤平 《发光学报》 北大核心 2025年第2期334-342,共9页

提出并验证了一种基于可调有源双耦合器环级联复合腔(Active dual-coupler ring based compound-cavity,ADCR-CC)滤波器的2μm波段单纵模(Single-longitudinal-mode,SLM)铥钬共掺光纤激光器。将具有可调滤波带宽和透射率的ADCR-CC滤波... 提出并验证了一种基于可调有源双耦合器环级联复合腔(Active dual-coupler ring based compound-cavity,ADCR-CC)滤波器的2μm波段单纵模(Single-longitudinal-mode,SLM)铥钬共掺光纤激光器。将具有可调滤波带宽和透射率的ADCR-CC滤波器与光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)结合,实现了SLM激光输出。当主腔和复合腔的泵浦功率分别为1.8 W和1.1 W时,测得的激光器输出波长为2048.510 nm,光信噪比高达83.08 dB,90 min内的最大光谱中心波长和光谱峰值功率波动分别为0.006 nm和0.19 dB,激光器输出功率为50.03 mW。使用等强度悬臂梁对FBG引入应变调节,SLM激光可在1.45 nm范围内实现波长的可调谐输出。 展开更多

关键词 有源复合腔滤波器 铥钬共掺光纤 单纵模 光纤激光器

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高功率掺铥光纤激光器及其在生物组织切割中的应用 被引量：9

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作者 韩文国 延凤平 +8 位作者 冯亭 张鲁娜 秦齐 李挺 郭颖 程丹 白卓娅 王伟 关彪 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期708-716,共9页

搭建了一个连续波高功率掺铥光纤激光器,并进行了生物组织切割研究。利用自制光纤光栅搭建了线形腔掺铥光纤激光种子源,种子源输出波长为1941.10 nm,光信噪比为75 dB,50 min内的波长抖动和功率抖动分别小于0.04 nm和0.265 dB,斜率效率... 搭建了一个连续波高功率掺铥光纤激光器,并进行了生物组织切割研究。利用自制光纤光栅搭建了线形腔掺铥光纤激光种子源,种子源输出波长为1941.10 nm,光信噪比为75 dB,50 min内的波长抖动和功率抖动分别小于0.04 nm和0.265 dB,斜率效率和最大输出功率分别为5.6%和186 mW。基于主振荡功率放大结构,分别搭建了前置光放大器和主光放大器,两放大器的斜率效率分别为14.3%和35.86%,经过两级放大后得到21.9 W的激光输出。利用经光束整形后的激光光束进行了生物组织切割实验。设计了多组实验观察该激光器在不同功率和移动速度情况下,切割深度的变化情况。实验表明该掺铥光纤激光器具有良好的切割作用,在生物医学领域具有应用潜力。 展开更多

关键词 光纤激光器 掺铥光纤 高功率 组织切割

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基于光纤Bragg光栅F-P滤波器及复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器 被引量：4

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作者 韩文国 延凤平 +10 位作者 冯亭 程丹 李挺 白卓娅 秦齐 杨丹丹 张鲁娜 郭颖 王伟 关彪 张璇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1419-1426,共8页

提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot(F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器... 提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot(F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作,结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性,实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器输出波长为1941.56 nm,光信噪比为55.8 dB,70 min内的波长和功率波动分别小于0.019 nm和1.464 dB。由自制的基于非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测试系统测量了所提出的掺铥光纤激光器输出单纵模激光的频率噪声特性,并用β线方法由频率噪声谱估计了不同测量时间下的激光线宽,2 ms测量时间下的典型激光线宽值为14.194 kHz。 展开更多

关键词 光纤激光器 掺铥光纤 单纵模 光纤光栅

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搭载光谱遥感载荷的多旋翼无人机控制系统设计与试验 被引量：15

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作者 裴信彪 吴和龙 +3 位作者 马萍 严永峰 郝鹏 白越 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期207-216,共10页

旋翼无人机作为低成本的新型遥感平台逐渐受到研究者与应用者的重视,旋翼无人机搭载商用遥感,具有地面分辨率高、响应迅速、使用维护方便等优点,很好地弥补了传统遥感的缺陷,在实际使用中抗干扰能力成为旋翼机遥感系统的重要性能指标。... 旋翼无人机作为低成本的新型遥感平台逐渐受到研究者与应用者的重视,旋翼无人机搭载商用遥感,具有地面分辨率高、响应迅速、使用维护方便等优点,很好地弥补了传统遥感的缺陷,在实际使用中抗干扰能力成为旋翼机遥感系统的重要性能指标。为了弥补常规多旋翼无人机航向控制力矩不足,首先设计了六轴十二旋翼无人机结构并建立了其动力学模型,然后针对农业遥感平台抗扰动能力的要求,设计了专用的带有微分跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律的自抗扰控制算法。其次通过仿真验证了控制器的稳定性与有效性,通过实际风扰试验测试了该控制算法在11.2 m/s的短时风扰影响下仍保持良好的轨迹跟踪特性。最后在六轴十二旋翼无人机搭载自主研发的商品化微型高光谱仪MNS2001和两轴稳定云台,在特定区域水稻上空定点进行光谱遥感测量,在300～900 nm光谱范围内,悬停区域上空多次测量的相对误差不超过5%,试验表明该旋翼机遥感平台具有良好的稳定性和可靠性,可以进一步应用于农业遥感领域并辅助生产管理。 展开更多

关键词 十二旋翼无人机 自抗扰控制算法 光谱遥感 稳定性

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基于磁光晶体的光纤电流传感器磁串扰效应研究 被引量：2

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作者 刘再旺 杨丽君 +2 位作者 尉长江 钦明亮 王来龙 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期584-588,共5页

对光学电流传感器测量电流时存在的相邻导线磁串扰问题进行了研究,提出了一种利用传感头的摆放位置和角度来消除磁串扰对电流测量影响的方法。通过理论分析给出了磁串扰的大小与两导线间距以及传感头与主导线的距离和夹角之间的定量关系... 对光学电流传感器测量电流时存在的相邻导线磁串扰问题进行了研究,提出了一种利用传感头的摆放位置和角度来消除磁串扰对电流测量影响的方法。通过理论分析给出了磁串扰的大小与两导线间距以及传感头与主导线的距离和夹角之间的定量关系,从而确定测量条件下的传感头的最佳摆放方案,并以此为依据进行了相应的实验测量和分析,结果表明当传感头处于最佳摆放位置时较好的消除了相邻导线磁串扰的影响,提高了光学电流传感器的测量精度。 展开更多

关键词 磁光晶体 光纤电流传感器 磁串扰 较佳摆放位置

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基于无源双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器 被引量：3

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作者 关彪 延凤平 +8 位作者 冯亭 杨丹丹 秦齐 李挺 于晨昊 王向东 姜有超 熊本和夫 索玉平 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1479-1486,共8页

提出并实现了一种基于均匀光纤布拉格光栅(Uniform fiber Bragg grating,UFBG)和双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器。3 dB带宽为0.18 nm的UFBG作为波长选择器件,与可进行模式选择的双环复合子腔滤波器相结合,实现了单纵... 提出并实现了一种基于均匀光纤布拉格光栅(Uniform fiber Bragg grating,UFBG)和双环复合子腔滤波器的可调谐单纵模掺铥光纤激光器。3 dB带宽为0.18 nm的UFBG作为波长选择器件,与可进行模式选择的双环复合子腔滤波器相结合,实现了单纵模激光输出。测得激光器的输出波长为2048.69 nm,光信噪比为71.82 dB。60 min内的最大波长和功率波动分别为0.03 nm和0.76 dB。此外,激光器的相对强度噪声在>0.5 MHz时,低于-127.81 dB/Hz;采用基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪装置测得0.001 s时激光线宽为7.7196 kHz。通过调整微位移平台改变作用在均匀光栅上的应力,单纵模激光实现了5.1 nm范围可调谐输出。 展开更多

关键词 光纤激光器 掺铥光纤 单纵模 双环复合子腔滤波器

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基于无源三环复合子腔的2050 nm波段单纵模掺铥光纤激光器 被引量：2

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作者 程丹 延凤平 +11 位作者 冯亭 韩文国 秦齐 张鲁娜 白卓娅 李挺 杨丹丹 郭颖 王伟 关彪 白燕 熊本和夫 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期247-254,共8页

提出了一种在2050 nm波段的基于新型无源三环复合子腔的单纵模掺铥光纤激光器。对所提出的新型复合三环子腔滤波器进行了详细的理论分析,可以通过调整其有效自由光谱范围和透射带宽实现超窄带滤波,从而确保激光器的单纵模运行。所搭建... 提出了一种在2050 nm波段的基于新型无源三环复合子腔的单纵模掺铥光纤激光器。对所提出的新型复合三环子腔滤波器进行了详细的理论分析,可以通过调整其有效自由光谱范围和透射带宽实现超窄带滤波,从而确保激光器的单纵模运行。所搭建激光器的输出波长为2048.48 nm,光信噪比为70 dB,100 min内的波长和功率波动分别小于0.02 nm和0.453 dB。实验结果表明,激光器可以工作在稳定的单纵模输出状态。该激光器有望用于自由空间光通信或用作多普勒激光雷达的高功率光纤激光器的种子源。 展开更多

关键词 光纤激光器 掺铥光纤 单纵模 光纤布拉格光栅

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高功率掺Tm^3+光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究 被引量：7

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作者 张轲 延凤平 +1 位作者 韩文国 冯亭 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期839-848,共10页

基于主振荡功率放大器结构的高功率掺Tm^3+光纤激光器是2μm波段高功率光纤激光器的主要实现形式,掺Tm^3+光纤放大器(Thulium-doped fiber amplifier,TDFA)热效应管理的研究对于其输出激光功率的不断提升具有重要意义。本文主要对TDFA... 基于主振荡功率放大器结构的高功率掺Tm^3+光纤激光器是2μm波段高功率光纤激光器的主要实现形式,掺Tm^3+光纤放大器(Thulium-doped fiber amplifier,TDFA)热效应管理的研究对于其输出激光功率的不断提升具有重要意义。本文主要对TDFA热效应管理的泵浦方式优化方面进行理论研究,利用龙格库塔法以及牛顿迭代法求解不同泵浦方式下TDFA的稳态速率方程,并根据热传导方程,模拟掺Tm^3+光纤(Thulium-doped fiber,TDF)温度沿径向和轴向的分布。结合遗传算法理论,研究了分段泵浦方式,经过参数优化,在功率为5 W的2020 nm输入信号光、总功率为1000 W的793 nm激光泵浦、TDF吸收系数为3.1 dB/m条件下,将总长度为11 m的TDF分为2.4,2,2,2,2.6 m的5段进行泵浦,得到放大信号激光输出功率为284.5 W、斜率效率为28.45%、光纤外包层边界最高温度为86.28℃且温度总体分布均匀。与传统前向泵浦、双端泵浦方式下的TDFA相比,其热效应有明显改善。 展开更多

关键词 掺Tm^3+光纤放大器 热效应管理 分段泵浦 遗传算法

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基于3×3干涉仪和相位信号解调的信号采样对激光噪声的影响 被引量：1

9

作者 李光波 延凤平 +3 位作者 秦齐 周凌云 刘艳 冯亭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期982-991,共10页

提出了一种基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪和相位信号解调的激光器线宽测量系统,基于相位信号解调的微分交叉相乘算法,可对所采信号进行高速实时处理,快速给出待测激光器的频率噪声信息和线宽值。该系统光路结构简单,无须主... 提出了一种基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪和相位信号解调的激光器线宽测量系统,基于相位信号解调的微分交叉相乘算法,可对所采信号进行高速实时处理,快速给出待测激光器的频率噪声信息和线宽值。该系统光路结构简单,无须主动控制,测量结果重复性高。考虑采样信号是否同时包含源信号的最大值和最小值这一重要问题,在仿真和实验两种情况下着重讨论了对源信号进行采样窗口为0.5,0.4,0.1,0.05和0.01 s的采样对所测试激光器频率噪声功率谱密度的影响。仿真和实验均表明,使用采样窗口为0.1,0.05和0.01 s未同时包含源信号的最大值和最小值的采样信号计算获得的激光频率噪声功率谱密度幅值偏高。进一步使用β-分割线法对1.5μm波段商用激光器和实验室自制的2μm波段激光器进行线宽测量验证,结果表明,使用同时包含源信号最大值和最小值的采样信号处理得到1.5μm波段商用激光器的线宽值在测量时间为2 ms时为5 kHz,同时本结论可拓展至全波段适用。 展开更多

关键词 单频窄线宽激光器 线宽测量 频率噪声 相位信号解调

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布里渊双波长窄线宽光纤激光器及其扫频微波信号生成 被引量：2

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作者 毕文文 冯亭 +2 位作者 苏鲸 延凤平 姚晓天 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1601-1608,共8页

提出并验证了一种基于高非线性光纤(HNLF)的布里渊双波长窄线宽光纤激光器,并对其扫频微波信号生成进行了研究。窄线宽光纤激光种子源经高功率掺铒光纤放大器进行功率放大,并使用光纤光栅滤除自发辐射噪声后,作为受激布里渊散射(SBS)的... 提出并验证了一种基于高非线性光纤(HNLF)的布里渊双波长窄线宽光纤激光器,并对其扫频微波信号生成进行了研究。窄线宽光纤激光种子源经高功率掺铒光纤放大器进行功率放大,并使用光纤光栅滤除自发辐射噪声后,作为受激布里渊散射(SBS)的泵浦光;为降低SBS阈值,使用长3.0 m的HNLF作为布里渊增益介质,布里渊激光谐振腔的腔长为6.6 m,对应的纵模间隔约为31 MHz,可以保证在布里渊增益谱范围内实现激光单纵模运行;在HNLF入纤泵浦光功率为1.8 W时,测得布里渊激光的线宽为622.50 Hz,且结合残余泵浦光得到了双波长激光输出,光信噪比>77 dB;对双波长激光进行拍频,在9.4 GHz附近得到微波信号,且利用定制步进电机光纤拉伸机构对HNLF引入应变调制,实现了速率为10 Hz、范围为289.7 MHz的扫频微波信号输出。提出的激光器系统实现方法简单,在光/无线通信、光纤传感、微波光子学等领域具有潜在应用价值。 展开更多

关键词 受激布里渊散射 双波长光纤激光器 扫频微波信号

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应用于单纵模光纤激光器的复合环腔滤波器的理论仿真

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作者 程丹 张昆 +11 位作者 房一涛 张浩彬 程昭晨 吴佟 余洋 孙儒峰 李尧 宋奎岩 张利明 张大勇 赵鸿 冯亭 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1-8,共8页

提出了一种用于单纵模激光器选模的基于光纤耦合器的光纤复合环腔(CRC)滤波器的仿真方法,利用该方法对两种新型双耦合器双环CRC(DCDR-CRC)滤波器及三耦合器双环CRC(TCDR-CRC)滤波器进行了理论仿真,通过引入游标原理,分析了两种滤波器在... 提出了一种用于单纵模激光器选模的基于光纤耦合器的光纤复合环腔(CRC)滤波器的仿真方法,利用该方法对两种新型双耦合器双环CRC(DCDR-CRC)滤波器及三耦合器双环CRC(TCDR-CRC)滤波器进行了理论仿真,通过引入游标原理,分析了两种滤波器在不同环长差下的滤波特性,并通过调整DCDR-CRC及TCDR-CRC的耦合比、环长及环长差,对有效自由光谱范围(FSR)、抑制比(SR)及主透射峰带宽进行优化,计算结果表明优化后环腔的有效FSR可有效抑制波长选择器传输通带内的增益竞争,较低的SR可以抑制CRC滤波器相邻透射峰之间的增益竞争,较窄的主透射峰可以保证仅有一个激光器的纵模被选择。 展开更多

关键词 滤波器 单纵模 双耦合器双环腔 三耦合器双环腔 游标原理

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