（物理电子学专业论文）光纤超短脉冲光源的实验研究.pdf

摘要 本论文的工作紧密结合了当前光通信领域内的研究热点，结合国家自然科学 基金项目“4 0 g h z ，2 p s 再生锁模光纤激光器研究 ，。4 0 g h zw d m 孤子光源研 究”，以及天津市科技发展计划项目“高分辨率光学相干层析系统核心部件及系 统研究”的部分内容，开展了相关的理论分析和实验研究。本文主要围绕光纤超 短脉冲光源进行研究，具体内容如下： 一、2 0 g h z 再生锁模光纤激光器的基本理论与实验研究 1 从再生锁模的基本原理和光电锁相技术原理的分析出发，完成再生回路 的方案设计及组件的性能测试；讨论了色散位移光纤( d s f ) + 滤波器抑制超模 噪声的方案以及定性分析了它们对脉冲参数的影响；数值模拟设计并制作了满足 2 0 g h z r m l f l 光腔增益和饱和输出要求的e d f a ； 2 在已成功研制1 0 g h z 再生锁模光纤激光器的基础上，提出2 0 g h z 光源的 实验设计方案。 二、2 0 g h z 载波抑制归零( c s r z ) 码光源的实验研究 1 比较分析c s r z 码的传输性能，简述利用马赫曾德尔铌酸锂电光调制器 透射率零点偏置产生c s r z 码的产生机理； 2 实验实现了利用1 0 g h z 的射频信号调制产生2 0 g h z 载波抑制归零码光 脉冲，并证实了处于谷底调制时有效地实现了载波抑制： 3 提出利用2 0 g h z 蹦l f l 输出的光脉冲做种子光，通过时分复用和精密 相移控制得到4 0 g h zw d m 系统c s r z 光源的设计方案。 三、被动锁模掺铒光纤激光器的实验研究 1 理论分析了利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模激光器的基本原理， 讨论了被动锁模光纤环形孤子激光器的自启动原理； 2 实验上采用新的腔型即“o ”形腔构建o c t 光源的核心部分非线性 偏振旋转被动锁模光纤激光器，得到重复频率6 2 5 m h z 、脉宽6 9 1f s 的稳定脉冲 序列输出，3 d b 光谱宽度2 1 n m ，并实现完美的自启动运转，在脉冲宽度、稳定 性和开机再现性上都有比传统环形腔有显著提高，并从色散补偿角度提出下一步 的改进方案。本结果方案的实验工作在国内尚属首次。 关键词：再生锁模光纤激光器，载波抑制归零码，被动锁模光纤激光器，非 线性偏振旋转 a b s t r a c t t h em o d e r nu l t r a f a s to p t i c a lt e c h n o l o g yh a sb e c o m et h es u b j e c to fi n t e n s i v e i n v e s t i g a t i o nr e c e n t l y as t a b l eu l t r a s h o r tp u l s es o u r c ei st h eb a s i so ft h ef e m t o s e c o n d o p t i c s ，a n dv e r yi m p o r t a n tf o rt h ef u t u r eu l t r a - h i g hs p e e do p t i c a lc o m m u n i c a t i o n t h i s t h e s i se x p e r i m e n t a l l ya n dt h e o r e t i c a l l ym a k e sar e l a t i v e l yd e e pr e s e a r c hi n t ou l t r s h o r t p u l s eo p t i c a lf i b e rs o u r c e ，a n dt h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： i s t u d yo n2 0 g h zr e g e n e r a t i v e l ym o d e l o c k e df i b e rl a s e r ( r m l f l ) 1 ) b e g i n n i n gw i t ht h eo p e r a t i o np r i n c i p l eo fr e g e n e r a t i v e l ym o d e l o c k i n g ， w ed i s c u s s ，d e s i g na n dm e a r s u r et h eb a s i cr f c o m p o n e n t sf o ra2 0g i - l z r m l f li nd e t a i l a ne r 3 + d o p e df i b e ra m p l i f i e rw h i c hm e e t so u r r e q u i r e m e n t sf o rt h e2 0g h zr m l f li sw e l ld e s i g n e db yas i m u l a t i o n o no p t i s y s t e ma n dp r o d u c e ds u c c e s s f u l l y 2 ) b a s e do nt h ep r e v i o u se x p e r i m e n t a le x p e r i e n c eo f10g h zr m l f l ，t h e c o m p l e t es c h e m eo f 2 0g h zr m l f l i sp r o p o s e d i i t h eg e n e r a t i o no f t h e2 0 g h zc s - r zo p t i c a lp u l s e 1 ) b a s e do i lr e s e a r c ha n da n a l y s i so fi t sg e n e r a t i o nt h e o r ya n dt r a n s m i s s i o n p e r f o r m a n c e ，w em a k ec o n c l u s i o nt h a tt h ec s - r zi sf i t t e rt h a nn r zf o r 4 0 g b i t ss y s t e m 2 ) t h e2 0 g h zc s - r zo p t i c a lp u l s ei so b t a i n e db yu s i n g10 g h zl i n b 0 3 e l e c t r o o p t i cm o d u l a t o rw h i c hw o r k sa t z e r oo f f s e to ft r a n s m i s s i o n e f f i c i e n c y 3 ) t h ee x p e r i m e n tf r a m eo fp r o d u c i n g4 0 g h zw d m c s r zo p t i c a ls o u r c e i sa l s op r o p o s e d ，b ym a k i n gt h eu s i n go ft h e2 0 g h zr m l f la st h es e e d o p t i c a lp u l s e i i i p a s s i v e l ym o d e 1 0 c k e de r 3 + - d o p e df i b e rl a s e r 1 ) t h et h e o r yo fn o n l i n e a rp o l a r i z a t i o nr o t a t i o ni sd i s c u s s e da n dt h e s e l f - s t a r t i n go fp a s s i v e l ym o d e - l o c k e df i b e rl a s e ri sa l s oa n a l y z e d 2 ) e x p e r i m e n t a l l yan o v e ls i g m a c a v i t ys e l f - s t a r t i n gp a s s i v e l ym o d e - l o c k e d e r b i u m - d o p e df i b e rl a s e ri se s t a b l i s h e d s t a b l e ，s e l f - s t a r t i n g6 91 2 f sp u l s e a tt h er e p e t i t i o no f6 2 5m h zi so b t a i n e d f i n a l l y , t h ei m p r o v e m e n tp l a n b a s e do nd i s p e r s i o nc o m p e n s a t i o ni sa l s op r o p o s e d k e yw o r d s ：r e g e n e r a t i v e l ym o d e l o c k e df i b e rl a s e r , c a r r i e r - s u p p r e s s e d r e t u r n - t o - z e r o ，p a s s i v e l ym o d e l o c k i n g , n o n l i n e a rp o l a r i z a t i o nr o t a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得：叁鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：痉缸。孝 签字日期： 训7 年f 月2 0 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨叠态堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤叠盘望可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 易 舀 签字臼期：跏7 年，月沏b 导师虢誓竹 签字日期：a o 。7 年，月如日 f 第一章绪论 第一章绪论 1 1 光通信的发展现状与趋势 2 0 年光纤通信飞速发展，光通信网络已成为现代通信网的基础平台。光纤 通信系统经历了几个发展阶段，从8 0 年代末的p d h 系统，9 0 年代中期的s d h 系 统，以及近年来的w d m 系统，光纤通信系统快速地更新换代。追求更大容量、 更长距离一直是光通信发展的基本方向。进入2 1 世纪后，随着因特网业务的迅 速发展，音频、视频、数据和多媒体应用范围的扩大，更为传输网向更高速率、 更长距离演进增添了新的动力，为光通信的发展带来了新的机遇和挑战。特别是 “光网络”的兴起和发展，在光域上进行复用、解复用、选路和交换，从而可以 充分利用光纤的巨大带宽资源，增加网络容量，实现各种业务的“透明”传输。 1 1 1 向超高速系统的发展 从过去2 0 多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是 一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用( t d m ) 方式进行，每 当传输速率提高4 倍，传输每比特的成本大约下降3 0 0 0 - 4 0 ；因而高比特率系 统的经济效益大致按指数规律增长。在理论上，基于时分复用的高速系统的速率 还有望进一步提高，例如在实验室传输速率已能达到4 0 g b p s ，采用色度色散和 极化模色散补偿以及伪三进制( 即双二进制) 编码后已能传输1 0 0 k m 。然而，采 用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限，电的 4 0 g b p s 系统在性能价格比及在实用中是否能成功还是个未知因素，因而更现实 的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用( w d m ) 方式进入大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。 1 1 2 向超大容量w d m 系统的演进 将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一根光纤上传送，则可大大增加 光纤的信息传输容量，这就是波分复用( w d m ) 的基本思路。采用波分复用系 统的主要好处是：( 1 ) 可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大 几倍至上百倍；( 2 ) 在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大 降低了传输成本；( 3 ) 与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便 第一章绪论 手段；( 4 ) 利用w d m 网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生 存性的光联网。鉴于上述应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的 驱动，波分复用系统发展十分迅速。n e c 和a i c a t e l 分别实现了总容量为1 0 9 t b s ( 2 7 3 4 0 g b s ) 和总容量为1 0 2 t b s ( 2 5 6 4 0 g b s ) 的传输容量世界记录1 2 j j ，s i e m e n s 在美国w o r l d c o m 的实际网络上成功完成了总容量为3 2 t b s ( 8 0 x 4 0 g b s ) 的现场 技术试验1 4 j ，l u c e n t 将3 , 0 8 t b s ( 7 7 x 4 0 g b s ) 的信号传输1 0 0 0 k m 以上l 川。另外，基 于4 0 g b s 的d w d m 系统也实现了2 0 0 k m 以上的无中继传输睁引，以及0 8 b i t s h z 以上的频谱利用率【1 4 , 1 5 。可以认为超大容量密集波分复用系统的发展是光纤通信 发展史上的又一里程碑，不仅彻底开发了无穷无尽的光传输键路的容量，而且也 成为i p 业务爆炸式发展的催化剂和下一代光传送网灵活光节点的基础。 1 1 3 光传输与交换技术的融和 随着对光通信的需求由骨干网逐渐向城域网转移，光通信的任务逐渐演变成 将传输数据和提供多种业务融合在一起。目前基于s d h 的多业务传送平台 ( m s t p ) 已经被广泛使用，可以在s d h 的平台上同时实现t d m 、a t m 、以太网 等业务的接入处理和传送，提供同一网管的多业务节点设备。此外传输与交换功 能在进一步的光层网络中结合的结果，产生了自动交换光网络( a s o n ) 的概念。 a s o n 不仅可以提供巨大的网络带宽，还可以提供可持续发展的动态网络结构、 有保证的性能和廉价的成本来支持当前和未来的业务与信号，成为支持下一代电 信网最灵活有效的基础设施和新的波长业务的直接提供者。此外，城域网w d m 技术、i po v e rs d h 与i po v e ro p t i c a l 以及光接入网也都是当前光通信研究领域的 前沿和热点。 1 24 0 g b i t s 传输的挑战与关键技术 近几年，由于技术的进步和市场的驱动，4 0 g b s 的系统及基于4 0 g b s 的密集 波分复用( d w d m ) 技术正在成为世界范围的研究热点，而4 0 g h zr z 码脉冲产 生技术是4 0 g 系统的关键之，已经成为国际上的研究热点f 9 - 1 。 1 2 。14 0 g b i t s 传输的挑战 一、信号损伤更加严重 信号在光纤中传输，群速度色散和偏振模色散( p m d ) 引起的功率代价和 线路速率的平方成正比。例如，采用工作波长在1 5 5 0 n m 的g 6 5 5 光纤传输的 2 第一章绪论 1 0 g b i t s 的信号，色散受限距离2 8 3 k m ，而4 0 g b i t s 信号的色散受限距离仅为 l8 k m 。类似的，p m d 系数0 。l p s 时，传输速率分别先1 0 g b i t s 和4 0 g b i t s 的债 号，它们的传输受限距离分别为1 0 0 0 0 k m 和6 2 5 k m 。 二、系统对o s n r 要求更高 从整体上说，比起1 0 g 的传输系统，4 0 g b i t s 传输系统的接收机对o s n r 的 要求提高了6 d b ，这就需要将近3 2 d b 的光信噪比。对于这么高的光信噪要求， 如果没有喇曼放大器和成熬的f e c 技术，实现4 0 g b i t s 的传输是很豳难斡。 三、高速芯片的设计难度加大 4 0 g b i t s 的时分复耀速率已接近硅和砷化镓等材料的电子极限，同时更高速 率的传输对器件的材料性能、尺寸和功耗等也有更高的要求f l2 1 。 1 2 。24 0 g b i t s 系统的关键技术之叫z 码 选择适当的调制格式是设计4 0 g b i t s 传输系统的一个重要问题。能够实现 较长传输距离的高性能调制格式往往意味着复杂懿实现梳理和较高戆实现戒本。 目前看来，1 0 g 及更低速率的传输系统中，n r z 码被广泛地应用，其调制和解调 设备都比较简单，技术成熟，成本低。两在4 0 g 传输情况下，n r z 码峰值功率较 r z 码低，所以信噪比不如r z 码；n r z 码由于其脉形特点的缘故也不利于克服囱 相位调制( s p m ) 等非线性效应；在长途传输过程巾n r z 码要采取复杂而又不够 成熟的色散动态补偿技术和偏振模色散( p m d ) 补偿技术癸翻。与之棚眈，r z 具 备以下重要的传输特性： l 、r z 码酶黄输降低了对系统o s n r 的要求 在相同平均接收功率的条件下，r z 码的眼图张开度大于n r z 码的眼图张开 度，因此误码性能更为优异，一般r z 码可以提供较之n r z 码3 d b 的o s n r 容 限改善。 2 、r z 码如果采用啁啾归零( c r z ) 、载波抑制归零( c s r z ) 和归零一残 余边带( r z v s b ) 调制技拳或者剩焉孤予传输的话对于色散、非线性和p m d 的容限可以大大增加。另外结合差分相移键控( d p s k ) 技术的r z d p s k 和平 餐接收技术还可以使s n r 提高3 d b 。因此系统商对采用新的调制码形、新型接 收技术来提高4 0 g b s 系统的色散、菲线性和p m d 容限等更感兴趣。 3 、r z 码的时域脉冲相关效应较弱，对s p m 效应有更好的免疫力，更窄的 时域脉冲特性也毙减小d w d m 信道之闻的非线性相互作用及p m d 效应。 4 、r z 码包含丰富的时钟信息，有利于系统的时钟恢复，有利于全光3 r 中 继。 5 、r z 稻与n r z 码相比，由于其脉形特点，无需信号电平陡峭的上升沿， 第一章绪论 所以对数据驱动器带宽要求更低，并且受光滤波器带宽影响也更小。 r z 的这些优势在多个实验审被证实，嚣此哥以认为r z 码在技术上是4 0 g b i t s 长途骨干网传输中的一种比较理想的方式，辅以喇曼放大技术，完全可以胜任现 有网络配置的升级f 1 4 】。 1 34 0 g h zr z 脉冲光源 获取光r z 码的核心技术就是高质量、高重复频率的光脉冲产生技术。高质 量的短脉冲则有利于长距离传输，降低传输控制的难度。高脉冲重复频率，就熊 提高系统单信道的传输速率，减小系统复用的复杂性。脉冲宽度愈窄，能够复用 的信道就愈多，传输容量就愈大。除此之外，这种窄脉冲源最好还具有可调谐性， 因为采用可调谐光源将大大降低系统的运营成本和备份成本，焉且还可实现全光 波长变换、波长路由、光包交换以及基于波长的个人虚拟网络等功能，从而为实 现哥升级、可重组豹网络结构提供了可麓，它是未来全光网络( a o n ) 的理想关键 器件，将给网络带来前所未有的灵活性和动态性能。 露翦产生4 0 g h zr z 码脉冲的常用技术包括谐波锁模光纤激光器( m 乙f l ) 、 锁模半导体激光器( m l 乙d ) 、连续光+ 调制器( c w + m o d ) 的外腔调制技术、 种子光脉冲压缩技术、自锁模激光技术等。 主动锁模光纤激光器从脉冲质量、波长可调谐、输出光功率等方蓊都是很好 的选择，在多个实验系统中都采用了这种激光器作为光源，其主要优点是输出脉 冲几乎是理想的变换限制脉_ i 串，且脉冲宽度很窄，重复频率也哥以很海。晷前， 直接调制的主动锁模光纤激光器输出脉冲的重复频率已经达到4 0 g h z 、脉宽2 p s 、 定时抖动 o ，则微扰项损耗大于增益，脉冲稳定；x 9 0 d b 的先进技术指标。 实验上现已基本完成了o c t 光源的主要核心部分的前期实验工作，我们在 实验中采用新的腔型即“o ”形腔构建o c t 光源的核心部分一非线性偏振旋转 被动锁模光纤激光器，得到重复频率6 2 5 m h z 、脉宽6 9 1 f s 的稳定脉冲序列输出， 3 d b 光谱宽度2 1 n m ，并实现完美的自启动运转。对光源输出的功率、脉冲质量 等参数的优化提出了下一步的改进方案。现在经过对腔型系统的优化和a n ：i ：，该 光源已能很好的实现长时间稳定工作，并成功实现了第二 第朗章被动镁摸掺铒毙纡激光器的实验磅究 的魍启动且标。在对该光源的实验研究中还同时观察到脉冲分裂、高阶孤子等有 趣实验现象。 o c t 光源的研制是利用实验室目前初步研制出的被动锁模光纤激光器，放 大屠泵清高薯线性光纤产生百纳米谱宽的光纤超连续谱，取得经验后对实验装置 进行优化封装。 4 2 利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模的基本原理 4 2 1 锁模技术的原理简述溺 光纤激光器通常具有大的增益带宽( 大予3 0 h m ) 和相对小的纵模闻隔( 小 于! o o m h z ) 。因此，它在工作的同时会有大量的缴模落在增益带宽内。如果模 式间的频率间隔用v 表示，那么a v = f z o p 丁，这里k 是光在激光器腔内环行 一髑的光程长度，c 为光速。总豹光场可写成： m 互( f ) 嚣毛e 啾辘一扬。玲 ( 4 一1 ) ，# = 一m 式中已、丸和功。分别是2 m + 1 个模式中某特定模式的幅度、相位和频 率。整数m 表示缀模阶数，模式总数力2 m + l 。懿栗所有模式互相独立遗工作， 它们具有相同的幅度：占。= e ，它们间的相位关系不固定，则总光强l e ( f ) f 2 中的 褶干项平均傻是零，没有时间依赖性，| e ( t ) 1 2 = 2 掰+ 1 ) 霹。这就是多模连续激 光器的工作情况。 锁模是发生在各种纵模的相位被锁定同步的情况下。此时，在任崽两个棚邻 模式间的相位差被锁定为一常数妒，酃丸一靠。= 。这样，相位关系可表达为 丸= m + 吮。模式频率蛾= + 2 m z a v 。如果我们把这些关系式应用到方程( 4 一l 中，并且为篱化起见缓设所有模式有相同的幅度毛，剡其慧光强为： l e ( t ) 1 2 = s i n 2 ( 2 m + 1 ) z a v t + # 2 e 0 2 s i n 2 ( r , a v t + # 1 2 ) ( 4 2 ) 由此可见，总光强l e 0 ) 1 2 是一个时间的周期函数，其周期0 = i 加，这正是 光在激光器腔内环行周的时间。激光器以脉冲宰的形式输出，两个楣邻脉冲阕 的时间间隔为，。解释这个结采有一个简单的办法：一个单脉冲在激光器腔内 循环，与此同时其中- - ：j , 部分能量在每次脉冲到达输出端耦合器的时刻按其输比 耦合眈输毫。 脉冲宽度f ，可由式( 4 - - 2 ) 估算：t p = 【( 2 m + 1 ) v _ _ r 。其中( 2 m + i ) a v 代表所 第翻牵被动锬模掺铒光纾激光器煞实验研究 有相位锁定模式的总带宽。由此可见，脉冲宽度与相位同步的各个纵模所占的光 谱带宽成反比，鸯式p 一2 可知，脉冲光强豹极大德| 互9 | 二拳( 2 掰+ 1 ) 2 霹，因此， 锁模激光器输出脉冲的峰值强度为同一激光器未锁模时平均光强的2 m + l 倍。 4 2 2 利用非线性偏振旋转效应实现被动锁模3 1 当一个脉冲的两正交偏振分量在光纤中传输时，由其s p m 和x p m 效应零| 起的强度依赖的偏振态变化可用于光纤激光器锁模。从概念上理解，其锁模机制 与“8 挣字形腔激光器桷同( 加成脉冲锬模) ，这里只是震同一脉冲的两正交偏振 分量代替反向传输的两列波。从实用性角度看，用一个具有单个光纤环的腔即可 实现被动锁模。 锁模过程可理解为：如图4 一l 所示的环形腔，在两个偏振控制器之间置有 一偏振隔离器作为锁模元件，偏振隔离器起到隔离和起偏检偏双重作用，光在离 开隔离器后是线偏振的。随后一个偏振控制器p c i 将其偏振态改变成椭匿偏振。 这个椭圆偏振光可以被认为是强度不等的左旋与右旋圆偏振光的合成，也可以肴 作是快轴和慢轴方彝上豹线偏光的合成。在脉冲传播过程中，光强有关的s p m 和x p m 致相移分别作用于两个正交偏振分量上，使其偏振态非线性演化。由于 非线性相移与光强度有关，因而沿脉冲不同位置处( 中央和蹰翼) 的偏振态不同。 调节另一个偏振控制器p c 2 迫使在脉冲中心部分线性偏振，与偏振隔离器( 捡 偏器作用) 取向一致使得偏振隔离器能透过脉冲中央的高强度部分而阻挡( 吸收) 低强度脉冲边翼，启动过程中脉冲在腔蠹往返一次后煮微小窄亿。经过适当调节 两个偏振控制器，使光脉冲的前后沿越来越弱，而峰值处越来越强的效应最佳化， 最蕨形成稳定的超短光脉冲。这种脉冲形成过程就是利用光纤的非线性镳振旋转 效应产生一个自幅度调制形成等效可饱和吸收体的被动锁模机制。隔离器起单向 器作用从而成为行波激光器也同时阻止腔内器件带来的后向散射，而这种后向散 射在标准的激光腔蠹是不可避免的，它将造成谐振腔内模式谱的不均匀两阻止窦 起振。因此隔离器也有助于使得该激光器实现自起振。 非线性偏振旋转技术于1 9 9 2 年首次用于被动锁模光纤激光器，并表现出优越 的工作性能降引。近年来，利用偏振耦合效应工作的被动锁模光纤激光器再加以 其可调谐特性作为超短脉冲光源，备受研究者的重视。2 0 0 2 年，k s a b e d i n 等 报道了通过调节各段光纤的长度，使腔内的平均色教在正负之闻变化，得到重复 频率2 2 0 m h z ，脉宽1 2 5 f s 的谐波被动锁模输出【9 1 。2 0 0 3 年，h l i m 等报道了重复 频率4 6 鹾 k ，5 2 蠡被动锁模掺镱光纤激光器h 羽，是毽前利用这种方法得裂的最窄 脉冲。在国内，西安光机所报道了成功产生重复率为2 1 3 7 m h z ，脉宽2 6 9 传的稳 第四章被动锁模掺铒光纤激光器的实验研究 定被动锁模光脉冲【l l 】。 图4 1 传统非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器的结构 4 2 3 被动锁模光纤环形孤子激光器的自启动分析 被动锁模光纤环形孤子激光器是十分重要的超短脉冲光源。如前述的启动过 程，能否具有可重复操作的可靠自启动，还与腔构参量和工作参数有关。研究表 明，由这些参量所决定的所谓“调制不稳定性”才是实现自启动锁模的关键。因 为非线性系统的调制不稳定性可以把连续光场分裂为多脉冲，它们正是形成稳态 脉冲中强有力的种子源。1 9 9 2 年t a m u r a 和h a u s 对这种激光器的自启动特性进 行了实验研究和理论分析f 1 2 1 ，同年vj m a t s a s 和t en e w s o n 等人也对用非线性 偏振旋转作为锁模机制的光纤环形孤子激光器的自启动做了实验