同形光脈衝雷射量測

15 m 長的色散補償光纖加入環形共振腔內，腔內總色散值為 0.57109 ps²/m，

總色散值遠大於 0，此條件下產生為同形光。泵激電流 750 mA，可以得到一同形 光脈衝型態之雷射輸出，圖 4.17 為同形光脈衝頻譜，其中心波長為 1558.9 nm，脈 衝頻寬為 1.8 nm，脈衝序列重複頻率為 7.3 MHz，如圖 4.18，平均功率為 2.44 mW，

平均脈衝能量為 0.33 nJ，在三種不同的脈衝型態中具有最高的輸出表現。同形光 脈衝環形雷射對於光極化態的敏感度更勝色散控制光孤子脈衝環形雷射，外界造

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成光纖震動嚴重影響了雷射輸出的穩定性。根據拋物線脈衝波形的計算，原本預 期同形光脈衝寬度約為 2 ps，同形光脈衝由自相關儀量測同形光脈衝波形如圖 4.19 所示，從量測結果中並無法得知實際的脈衝寬度，推測有幾個原因造成自相關儀 無法解析脈衝：第一，自相關儀需要穩定的脈衝光源進行量測，同形光脈衝雷射 相較其他兩種雷射具有較低的穩定度，因此在自相關儀量測的過程中，無法達成 良好的干涉。第二，由於採用 15 m 長的色散補償光纖，其中產生的非線性效應，

如啾頻(chirp)，對脈衝產生影響，使得脈衝寬度延展超出預期以及自相關儀的量測 範圍。表 4.4 為三種脈衝形態雷射輸出表現比較，色散控制光孤子脈衝雷射具有最 佳的脈衝頻寬 21.1 nm，以及最窄的脈衝頻寬為 152 fs；同形光脈衝雷射則具有最 佳的脈衝能量 0.33 nJ，遠高於光孤子脈衝雷射一個量級。

圖 4.17 光纖環形雷射同形光脈衝頻譜

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圖 4.18 光纖環形雷射同形光脈衝序列

圖 4.19 光纖環形雷射同形光脈衝波形

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表 4.4 脈衝型態輸出表現比較表

Pumping at 750 mA

Cavity Length (m)

net GVD (ps²)

Bandwidth (nm)

Pulse energy (nJ)

Pulse width

Soliton 10 ‒0.204 4.9 0.01 630 fs

DM soliton 10+5(DCF) 0.08609 21.1 0.18 152 fs

Similariton 10+15(DCF) 0.57109 1.7 0.33 >2 ps

52 序列重複率(repetition rate)於基態鎖模(fundamental mode locking)時為 17.5 MHz，

脈衝能量為 0.01 nJ；藉由調整光極化態可產生諧波鎖模(harmonic mode locking)最 高至十五階，其脈衝序列重複率為 245 MHz。加入 5 公尺長色散補償光纖之後，

腔內總色散近似於零且大於零(0.08609 ps²)，此時鎖模雷射以色散控制光孤子 (dispersion-managed soliton, DM soliton)脈衝型態輸出，在泵激電流同為 750 mA 下，

脈衝頻寬為 21.1 nm，脈衝寬度為 158 fs，脈衝序列重複率為 12.2 MHz，脈衝能量 為 0.18 nJ。當改以 15 公尺長色散補償光纖加入腔內後，雷射腔內總色散為正值且 遠大於零(0.57109 ps²)，此時鎖模雷射以同形光(similariton)脈衝型態輸出，泵激電 流同為 750 mA 時，其脈衝頻寬為 1.7 nm，脈衝序列重複率為 7.3 MHz，脈衝能量 為 0.33 nJ。在僅更動外加色散補償光纖長度，進以改變腔內群速色散的條件下，

維持相同的泵激電流，同形光脈衝雷射具有較高的脈衝能量輸出，色散控制光孤 子脈衝雷射可具有極小的脈衝寬度，而光孤子脈衝雷射則具有較高的穩定性。