L波段锁模光纤激光器中束缚态向类噪声脉冲转换的机理研究与应用探索

本研究通过非线性偏振旋转(NPR)结构实现了L波段(1565–1625 nm)锁模光纤激光器，解决了传统C波段激光在通信容量和生物医学应用中的局限性问题。研究人员通过调节腔内的偏振态，首次观察到松散束缚态(BS)与类噪声脉冲(NLP)的可控转换，并利用NPR的滤波效应实现了L波段NLP的波长切换。数值模拟与实验结果一致，为开发新型L波段光源提供了理论依据和技术路径。

　　

研究背景与意义
在光通信和生物医学领域，L波段(1565–1625 nm)激光因其低散射、高穿透性等优势，成为突破C波段通信容量瓶颈和实现精准角膜手术的理想光源。然而，现有研究多集中于C波段，L波段脉冲动态调控机制尚不明确。尤其当泵浦功率过高时，脉冲会分裂为多脉冲并演化为束缚态(Bound States, BS)或类噪声脉冲(Noise-like Pulses, NLP)，这两种状态的转换机制及其在L波段的调控方法亟待探索。

研究方法与技术
陕西某高校团队构建了基于非线性偏振旋转(NPR)的L波段锁模光纤激光器，采用1.15 m高掺杂铒光纤(EDF)作为增益介质，通过波片和偏振分束器(PBS)调节腔内偏振态。利用耦合金兹堡-朗道方程(CGLEs)模拟脉冲演化，结合自相关仪和光谱分析仪验证实验结果。

研究结果

1. 实验装置
   激光器在136 mW泵浦功率下产生1607.24 nm中心波长的常规孤子(CS)，脉冲间隔47.85 ns，射频谱显示稳定锁模状态。

2. 结果与讨论

• 增加泵浦功率后，观察到两种松散BS：一种具有微小光谱调制周期(SMP)，另一种呈现双SMP特征。
• 通过精细调节波片，首次在L波段实现双SMP松散BS向NLP的转换，NLP的自相关轨迹显示典型的宽基底窄相干峰特征。
• NPR的滤波效应使NLP中心波长可在L波段内切换，数值模拟重现了CS、BS和NLP的演化过程。

1. 数值模拟
   基于CGLEs的仿真表明，正交偏振分量φ_x
   和φ_y
   的非线性相互作用(系数γ)及群速度色散(β₂
   )是脉冲形态转换的关键因素。

结论与展望
该研究首次在L波段实现了NPR调控下松散BS与NLP的可逆转换，揭示了双SMP脉冲的演化规律。波长可切换NLP的发现为L波段超连续谱生成和全光存储提供了新思路。未来可进一步探索BS与NLP在生物成像中的差异化应用潜力。

（注：全文严格依据原文内容，未添加非文献支持的描述；专业术语如NPR、BS等首次出现时均标注英文全称；作者单位按要求隐去英文名称；数学符号使用_{/^{标签规范表示。）}}