双包层光纤梯形微棱镜侧面耦合技术

提出了一种新型的双包层光纤激光器侧面耦合技术--梯形微棱镜侧面耦合技术,能高效且方便地将激光二极管,特别是高功率激光二极管阵列抽运光耦合进双包层光纤中.该技术采用一个与双包层光纤内包层折射宰相同的材料加工而成的具有特殊角度的梯形棱柱,其中一个表面镀以特定角度的高反射率光学薄膜,通过梯形微棱镜该镀膜表面的反射,将抽运光耦合到内包层中.详细阐述了微棱镜反射式耦合技术的基本原理和具体使用方法,理论计算所得耦合效率超过90%.通过计算对激光二极管抽运源的线宽、发散角以及梯形微棱镜的具体参数进行了分析,并对该技术的适用范围,包括激光二极管、尾纤输出的激光二极管、激光二极管阵列、各种形状内包层结构等做了进一步讨论.     

高功率侧面抽运耦合器及其应用研究

抽运耦合器是高功率光纤激光器的关键无源光器件,可以将多路抽运光高效率地耦合进双包层光纤中,从而为光纤激光器提供所需的抽运功率,所以抽运耦合器是研制高功率光纤激光器首先要解决的问题。采用氢氧焰熔接方法,研制了一种高功率侧面抽运耦合器,在最大抽运功率为100 W时,耦合效率94%,信号光插入损耗0.15 d B,附加损耗0.2 d B,主光纤分光比99%,方向性22.5 d B。利用该耦合器搭建了百瓦级光纤激光器,当总抽运功率为185 W时,在1080 nm处获得的激光输出为103 W,光-光转换效率为56%。该高功率侧面抽运耦合器可用于输出功率为百瓦级和千瓦级的高功率光纤激光器。     

双抽运光参量放大的增益特性

在相同条件下(如抽运光功率、信号光功率等),与单抽运相比,双抽运光参量放大(OPA)的增益大,增益带宽宽.由于信号光的增益特性与参量增益系数直接相关,因此,在建立高非线性光纤(HNLF)光参量放大的理论模型的基础上,对相位匹配条件、参量增益以及信号光饱和增益的特性进行了分析讨论,采用有限差分法,对增益饱和的特性进行了模拟.结果表明,参量增益和光纤参数、输入抽运光以及信号光的波长、功率有关,而信号光的饱和增益和输入抽运功率有关.     

同向抽运喇曼放大器功率转换效率的数值分析

为了对同向抽运光纤喇曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格-库塔算法的数值模拟方法,详细分析了所有物理因素对同向抽运光纤喇曼放大器功率转换效率的影响. 结果表明,功率转换效率先随着光纤长度的增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;并且功率转换效率也随着初始信号光功率、光纤喇曼增益系数、信号光损耗系数的增加而增加,但随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比的增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系. 这对同向抽运光纤喇曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤喇曼放大器的相关研究有一定参考意义.     

两级串级拉曼放大器

分布式拉曼放大器利用传输光纤作为增益介质可以边传输边放大,有效地提高系统性能.传统的分布式拉曼放大器通常是把频差落在拉曼峰值附近的信号光和抽运光同时注入光纤中,使信号光在抽运光的一级Stokes波位置被放大.但是拉曼放大阈值一般很高,通常需要抽运光功率达到瓦量级.根据受激拉曼散射的频移规律,K.C.Byron提出一种两级的串级拉曼放大器结构,就是使信号光在抽运光二级Stokes波的位置被放大,同时在一级Stokes波的位置注入一小的功率,就可以获得较大的增益,从而有效的降低直接抽运光的功率. K.C.Byron使用的是信号光和两个抽运光同向传输的抽运方式.本文分析了基于这种串级拉曼放大思想的另外两种抽运方式,并对三种抽运方式作了比较,通过使用四阶龙格-库塔方法,求出了信号光和抽运光的耦合方程的数值解,模拟了相同入射功率下,不同抽运方式下信号光在长80 km的通信光纤中的放大特性.同时求出了获得相同增益各自所需的功率.(PB1)     

全国产分布式侧面抽运光纤激光器实现千瓦输出

<正>分布式侧面抽运光纤是指一种抽运光由抽运纤通过倏逝场逐渐耦合到信号纤的特殊增益光纤(图1),其抽运通道和信号通道相对独立,在抽运光耦合和光纤器件保护方面具有独特的优势,并且使抽运光吸收和热沉积更加均匀,在功率提升方面具有非常大的潜力,是大功率光纤激光器领域的一个重要研究分支。     

双向抽运拉曼光纤放大器抽运光功率分配对开关增益的影响

利用打靶法对单波长双向抽运拉曼光纤放大器的开关增益问题进行了数值仿真研究，结果表明，在小信号的情况下，只要抽运光的总功率不变，信号光的开关增益几乎与正反向抽运光功率的分配比例无关，此结果和小信号情况下的解析解结论一致。当信号光功率增大到对抽运光的消耗不能忽略时，其开关增益随着正向抽运光功率百分比的增大而略有增大。另外，也给出了几种不同输入信号入纤光功率、不同正反向抽运光功率分配情况下的信号光、正反向抽运光和总光功率沿光纤长度的分布。     

反向抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益的数值计算

基于反向抽运方式的光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统研究了单抽运多信号传输的FRA系统中各因素——光纤偏振模色散(PMD)、抽运光输入功率、抽运光波长、信号光输入功率、光纤长度及光纤损耗系数等对由抽运-信号拉曼相互作用所产生的偏振相关增益(PDG)的影响;比较了单抽运多信号FRA系统与单抽运单信号FRA系统中由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的大小;总结了各参数对降低由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的效果。研究结果表明,单抽运多信号FRA系统中的PDG主要由抽运-信号拉曼相互作用产生,并且光纤的PMD值和抽运光功率对PDG的影响较明显。     

有源波导环形谐振腔滤波特性分析

将掺铒有源波导材料引入环形谐振腔结构，从理论上分析了有源波导环形谐振腔的滤波特性。结果表明由于抽运光提供的增益补偿了腔内损耗，使得环形谐振腔满足临界耦合条件，实现对信号光的最佳陷波，同时发现通过改变抽运光功率，可以对精细度和带宽进行动态调谐。分析了铒离子掺杂浓度、信号光功率以及抽运光耦合系数对最佳陷波抽运功率的影响，为有源波导器件设计制作提供了理论依据。     

基于国产光纤的多级级联分布式侧面抽运光纤振荡器实现2kW的功率输出

<正>高功率光纤振荡器因性能稳定、便携性好、成本低等优点,受到广泛关注。2016年,国防科学技术大学利用自主研发的分布式侧面耦合包层抽运光纤,实现了多级级联分布式侧面抽运光纤振荡器2kW量级的功率输出,并通过引入末级反向抽运方案,实现了对输出端残余抽运光的良好抑制。实验装置示意图如图1(a)所示。该激光器为一个全光纤振荡器,振荡器增益光纤由三段长度分别为10,10,5m的分布式侧面耦合包层抽运光纤级联而成,信号纤芯、信号光纤内包层、抽运光纤的直径分别为25,250,250μm。振荡器采用末级     

基于粒子群优化算法的双向多泵浦光纤拉曼放大器增益研究

基于石英光纤作为增益介质,采用龙格-库塔法、打靶法求解多波长双向泵浦光纤拉曼放大器的功率耦合波方程,得到拉曼放大器的增益带宽,平均增益,增益平坦度以及泵浦光和信号光沿光纤的分布。再通过粒子群优化算法对同一数量泵浦光不同排列双向系统进行逐个优化分析,在14种双向泵浦结构中选出性能较优的三种结构,再对它们优化参数设置,最终得到性能最优的双向泵浦结构BBFF。研究结果表明:在仅有四个泵浦光的情况下,双向多泵浦结构BBFF具有最优的平均增益和增益平坦度,并且得到了开关增益为23.1665 dB,增益平坦度为0.794 dB的双向泵浦结构。     

Dispersion-compensating Raman/EDFA hybrid amplifier recycling residual Raman pump for efficiency enhancement

We experimentally demonstrate a novel concept of the dispersion-compensating Raman/erbium-doped fiber amplifier hybrid amplifier recycling residual Raman pump for increase of overall power conversion efficiency. The proposed dispersion-compensating hybrid amplifier system has only one pump source for Raman amplification in the dispersion-compensating fiber (DCF) and the residual pump power after the DCF is recycled for secondary signal amplification in an erbium-doped fiber cascaded to the DCF. Using the proposed scheme, we achieve the significant enhancement of both signal gain and effective gain-bandwidth by 15 dB (small signal gain) and 20 nm, respectively, compared to the performance of the Raman-only amplifier.     

多泵浦喇曼放大器的增益特性分析

提出了用同向泵浦的剩余泵浦功率作为反向泵浦的泵浦功率迭代初值,用Lorentz线型拟合喇曼增益系数,采用简明的数学模型,对比分析了同向、反向多波长泵浦喇曼放大器的增益特性以及信号间的受激喇曼散射对增益的影响.     

高功率光纤激光器反向光放大和损伤特性数值分析

利用速率方程模型对主振荡?功率放大器结构的1 μm波段掺镱（Yb）高功率光纤激光器中存在连续波反向信号光时的功率特性进行了理论分析,结果显示反向信号光功率会被高功率激光放大器所明显放大,10 kW级的光纤激光器中,100 W的反向信号经过放大器后功率会被放大至kW量级;与此同时,反向信号放大过程对反转粒子数的消耗会导致激光器的正向输出功率的严重下降。另外,反向信号放大也会导致放大器输出端的激光功率过强,加剧泵浦吸收和受激发射过程,增加该处的热负载、导致温度大幅上升100 ℃以上,对稳定性产生潜在影响。反向信号导致振荡器提供的正向种子光功率波动和下降时,正向信号不能充分饱和有源光纤中的增益,会进一步加强反向信号在主放大级中的放大作用,进而对系统造成更严重的影响。提高正向种子光功率、增强正向信号对激光增益的饱和作用,有助于抑制反向信号的放大过程,但需综合考虑种子源稳定性、热负载、热致模式不稳定和受激拉曼散射等因素合理选择种子光功率。     

An erbium-doped multimode optical fiber amplifier

The authors describe the first experimental study of an erbium-doped multimode fiber amplifier. The focus has been to characterize an intermediate core erbium-doped optical fiber, a fiber that is capable of propagating many guided modes at both the signal and pump wavelengths, and to determine the feasibility of using such an active fiber as a multimode fiber amplifier, by measuring its gain, noise, and pump power requirements. For a 2-m length of a 13-μm-core erbium-doped fiber, the authors measured gain as high as 16 dB at a signal wavelength of 1543 nm, with approximately 100 mW pump power (980 nm). For these same test conditions, the smallest excess noise factor β was 42     

微棱镜与双包层光纤侧面耦合效率的实验研究

对微棱镜与双包层光纤侧面耦合技术进行了研究。用光学胶把尺寸为1mm×1mm×1mm直角棱镜的直角面胶合在尺寸为330μm×170μm的内包层侧平面上,激光束以一定的角度从微棱镜的另一直角面入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合效率为86%。该方法可用于双包层光纤的侧面抽运。     

G652光纤中背向自发拉曼散射的增益特性

讨论了背向自发Raman散射脉冲在自生分布式G652光纤Raman放大器中传输的增益特性。实验发现，反Stokes Raman（ASR）和Stokes Raman（SR）自生分布式脉冲光纤Raman放大器的阈值抽运峰值功率是25．4W和18．0W。在入射功率为52W时，ASR和SR的增益分别为5．0dB和8．6dB。放大的反Stokes和Stokes背向自发Raman散射光时域反射（OTDR）曲线上放大的阈值时间位置随激发功率的增高前移并具有规律性。放大的ASR背向自发散射强度受光纤温度调制，具有温度效应，已应用于远程分布光纤Raman温度传感器系统。     

熔锥型光纤侧面泵浦耦合器的研究

该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%,信号光通过率98%,信号输入与泵浦输入隔离度33 dB,泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器,实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明,所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。     

多波长抽运C+L波段喇曼放大器的数值模拟与分析

为了合理地设计出宽带分布式光纤喇曼放大器系统,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对前向抽运方式的喇曼耦合方程进行数值仿真,获得了合适的抽运源波长,从而实现了分布式喇曼光纤放大器的带宽为80nm(1530nm～1610nm).在抽运功率均匀分配的情况下,对80个信道的信号进行分布式放大,分析了不同信号、抽运功率沿光纤的...