基于偏振调控的掺铒光纤三增益区定制技术实现可切换可调谐波长复用脉冲输出

本文创新性地提出通过调控偏振相关损耗（PDL）和非线性偏振演化（NPE），在无实体滤波器的谐振腔中实现掺铒光纤（EDF）1531nm/1544nm/1556nm三增益区的精准裁剪，结合碳纳米管（SWNT-SA）混合锁模技术，首次实验验证了光谱带宽可调谐>2倍、波长可切换的双脉冲输出。该研究为多梳光源设计和非线性光学过程研究提供了新思路。

　　

Highlight

实验与数值模拟证实，通过偏振相关线性/非线性效应可定制掺铒光纤（EDF）的三个增益子区（1531nm/1544nm/1556nm），而非传统认知的双增益区。基于碳纳米管（SWNT-SA）和非线性偏振演化（NPE）的混合锁模机制，首次观察到光谱带宽超2倍可调谐的~1531nm/~1556nm双脉冲，以及~1531nm/~1544nm脉冲组合。

Results and Discussion

通过调节偏振控制器（PC）施加压力并采用"旋转-扭转"法精细调控腔内偏振态（SOP），发现：

1. 1.

   当偏振相关损耗（PDL）增强时，1556nm脉冲光谱带宽可从6.8nm拓展至15.2nm

2. 2.

   在特定偏振态下，1544nm增益区被激活，实现1531nm/1544nm双波长发射

3. 3.

   非线性脉冲整形（NPE）与SWNT-SA协同作用，使三增益区呈现动态平衡特性

Numerical Simulation

采用耦合Ginzburg-Landau方程建模：

?u(z,t)/?z = (g/2)u - (2iγ/3)|u|²u + η?u/?t - iβu - (iβ₂/2)?²u/?t²

?v(z,t)/?z = (g/2)v - (2iγ/3)|v|²v + η?v/?t - iβv - (iβ₂/2)?²v/?t²

其中β₂为二阶色散系数，γ为非线性系数，模拟结果与实验观测高度吻合。

Conclusions

本研究突破性地揭示了EDF三增益区的物理本质，通过PDL诱导的增益谱调控、NPE非线性整形和SWNT-SA的协同作用，为设计波长复用/多维度复用脉冲提供了实验依据和理论指导。这种多孤子形成机制尤其适用于构建可调谐/可切换的多梳光源。