脉冲泵浦双包层掺Yb3+光纤放大器理论研究

对比研究了在连续泵浦和脉冲泵浦两种情况下,高功率双包层掺Yb3+件光纤放大器的输出特性.计算结果表明:采用脉冲泵浦放大50 kHz高斯脉冲信号,在ASE光抑制方面和光纤放大器热效应方面都优于连续泵浦情况下的光纤放大器.进一步又研究了脉冲泵浦下,从泵浦脉冲峰值功率,掺杂光纤浓度和泵浦波长三方面选择泵浦脉冲宽度,优化放大器输出特性.为提高和设计掺Yb3+抖光纤放大器和MOPA系统的输出功率和稳定性提供了理论依据.     

Er3+/Yb3+双掺光纤放大器理论模型

本文在分析一些文献的基础上,仿照掺Er3+光纤放大器的理论模型,尝试建立了一个Er3+/Yb3+双掺光纤放大器的理论模型。利用本模型,可以模拟双掺光纤中信号、泵浦及放大的自发辐射(ASE)的变化情形,并得到一些有意义的数值结果。     

高功率脉冲Er-Yb共掺光纤放大器中放大自发辐射的抑制方法

为了研究放大的自发辐射(ASE)对高功率脉冲Er-Yb共掺光纤放大器(EYDFA)的影响,采用数值模拟对EYDFA中不同参数信号的放大进行了研究。结果表明,Yb波段(1.0～1.1μm)ASE是制约放大器输出功率提升的主要因素。因此,有效地抑制Yb波段ASE将有助于放大器性能的提高。通过进一步研究发现,在放大器的抽运端引入一个Yb波段的辅助信号能有效地抑制Yb波段ASE,从而提高抽运转换效率,提升放大器的输出功率。     

Er3 + /Yb3 + 共掺双包层光纤超荧光光源的实验研究

报道了基于双程后向单级泵浦结构的宽带Er3 + /Yb3 +共掺双包层光纤超荧光光源的 实验研究结果。采用980nm泵浦源,通过优化泵浦功率和光纤长度,在波长1550nm处,实验仅用1m Er3 + /Yb3 +共掺双包层光纤获得了30. 8mW的超荧光输出,泵浦斜效率为28% ,光谱3dB带宽为35nm。     

低重复频率脉冲掺镱光纤放大器

为了研究低重复频率两级脉冲掺Yb3+光纤放大器,采用脉冲信号驱动的半导体激光器作为种子光源,产生重频100Hz、半峰全宽100ns、能量30nJ的矩形光脉冲。第1级放大采用单模掺Yb3+光纤放大器,双程放大方案有效地抑制了放大自发辐射,放大后的脉冲能量达到了8.2μJ。第2级放大采用纤芯直径15μm的双包层掺Yb3+光纤放大器,大功率多模半导体激光器连续抽运。结果在抽运功率为7.3W时,放大输出脉冲能量达到了242μJ,放大输出半峰全宽压缩为29ns。输出的光束质量较好,为准单模输出。结果表明,该光纤放大器输出脉冲能量高,具有全光纤化、结构简单的特点。     

有限元法模拟掺镱光纤放大器的脉冲放大特性

为了简单、快捷地模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性,采用有限元软件FEMLAB模拟掺Yb3+双包层光纤放大器的脉冲放大特性。用与快速傅里叶法模拟Yb3+光纤放大器脉冲放大特性相同的参量计算了在915nm前向抽运下,光纤放大器中的上能级粒子数,抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性,得到的与快速傅里叶法模拟的一致的粒子分布图等特征图,而且比快速傅里叶法得到更多和更准确的结果。结果表明,应用FEMLAB只需根据掺Yb3+光纤放大器的方程组,可以方便、快捷地确定参数进行数值模拟,对掺镱光纤放大器的系统设计和参量优化具有很好的参考价值。     

基于MOPA结构的1550 nm单频脉冲光纤激光器

人眼安全的1550 nm全光纤单频脉冲激光器具有广泛且诱人的应用前景。本文所研制的激光器采用全光纤主振荡功率放大(MOPA)结构和腔外声光调制的方法,一级预放大级采用1.5 m单模保偏掺铒光纤,输出功率21.45 mW;二级预放大级采用1.5 m双包层保偏铒镱共掺光纤,输出功率253.6 mW;功率放大级采用1 m双包层保偏大芯径铒镱共掺光纤,泵浦功率15.9 W时,最终实现了输出功率2.6 W、脉宽260 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲激光输出。通过对各级增益光纤和无源光纤的长度优化,成功抑制了放大自发辐射(ASE)和受激布里渊散射(SBS),消除了放大过程中噪声的影响,得到了峰值功率1 KW的稳定单频脉冲特性。     

掺Yb3 + 光纤放大器的速率- 传输方程分析

文中分析了描述掺Yb3 + 光纤放大器( YDFA) 的能级速率方程和光传输方程,得到了 掺Yb3 + 光纤放大器的速率- 传输方程组在稳态条件下的解析解,在此基础上得到了泵浦阈值和小信号下最佳光纤长度的表达式,并利用数值模拟结果对放大器的增益特性、泵浦阈值、最佳光纤长度进行分析和讨论。     

掺Yb3+光纤环形激光器特性研究

本文利用国产半导体激光器泵浦掺Yb3+光纤环形激光器获得成功．掺Yb3+光纤长3 m,与1053 nm／980 nm波分复用器(WDM)构成交叉耦合型全光纤环形腔．总腔长为4 m,泵浦波长980 nm,激光波长为1042．3 nm,斜率效率9．6％,激光阈值低于0．5 mW,利用可调谐钛宝石激光器泵浦,得到该光纤激光器的最佳泵浦波长为978 nm．     

掺Yb^3＋双包层光纤

掺Yb3+双包层光纤具有增益带宽宽、量子效率高及无激发态吸收、无浓度淬灭的特点,是用作高功率连续输出光纤激光器的理想光纤之一.近年来随着拉曼放大器的开发应用与发展,掺Yb3+双包层光纤的研究更加激起各国专家的研究兴趣. 本文对掺Yb3+双包层光纤在以下几方面作了全面的综述: 1) 掺Yb3+双包层光纤产生的背景、发展历史; 2) 掺Yb3+双包层光纤的结构组成、工作原理和制造工艺; 3) 掺Yb3+双包层光纤的性能及其影响因素; 4) 掺Yb3+双包层光纤的应用; 5) 目前掺Yb3+双包层光纤研究中存在的问题.(PD1)     

1kHz全光纤双程结构掺Yb3+脉冲光纤放大器

以1KHz低重复频率的脉冲激光为信号光源,实验研究了全光纤双程结构的脉冲光纤放大器.利用光纤声光调制器(AOM)滤除了放大过程产生的放大自发辐射光(ASE),并测量了该ASE功率;分析了低重复频率及双程结构对放大器输出特性的影响;研究了抽运光功率对输出脉冲宽度和脉冲峰值功率的影响.在注入信号激光波长1060nm、脉冲宽度10.2ns、峰值功率0.58W时,获得放大脉冲激光的脉冲宽度7.9ns、峰值功率245.2W,对应增益26.3dB.     

平均功率近2 W的被动锁模皮秒掺镱光纤激光器

报道了一个三级主振荡功率放大(MOPA)结构的瓦级皮秒光纤激光器.第一级利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和光纤光栅组成线性腔,构建了一个低功率的被动锁模掺Yb3+光纤激光器,其最大平均输出功率为9.2 mW,作为整个激光器的种子源;第二级采用单模掺镱光纤放大器对种子光进行预放大,得到108 mW平均输出功率;第三级采用带树状耦合器的双包层掺镱光纤放大器进行功率放大,获得了1.9 W平均输出功率.得到的脉冲脉宽36 ps,中心波长1064 nm,重复频率29.6 MHz,峰值功率1.8 kW,相应的单脉冲能量为61 nJ.实验中观察到种子源输出光谱中有一个凹陷,这是由于光纤光栅反射率过高并且带宽较窄引起的.     

39fs,16W全光子晶体光纤飞秒激光系统

实验研究了高平均功率输出的光子晶体光纤飞秒激光系统。系统中振荡器和放大器均使用保偏型掺Yb3 双包层大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)为增益介质,具有极低非线性系数、很高的增益系数,并能保证很好的环境稳定性。系统研究了种子光功率、脉冲宽度、脉冲啁啾和放大器抽运光功率等参数对系统输出飞秒激光脉冲宽度的影响。在输入种子光平均功率为180mW,放大器抽运功率为40W时,获得平均功率16W输出(对应单脉冲能量320nJ),脉冲宽度压缩到39fs。     

基于光纤环形镜的L-波段掺铒光纤放大器增益的提高

提出了一种基于光纤环形镜作为反射器的反射式L-波段掺铒光纤放大器(EDFA)结构。光纤环形镜不但可以反射后向放大自发辐射(ASE)作为二次抽运源，而且还可以反射信号，使信号得到二次放大。当抽运功率为115mW时。在1570～1605nm波长范围内，反射式L-波段掺铒光纤放大器的平坦小信号增益达到29．14dB，与前向抽运方式L-波段掺铒光纤放大器相比(保持平坦性不变)。增益提高了5．33dB。分别输入波长为1580nm和1600nm的信号，反射式L-波段掺铒光纤放大器的饱和输出功率为7．63和7．6dBm．与前向抽运方式L-波段掺铒光纤放大器相比分别提高了2．98和3dB。     

Optical Pulse Compression Based on High-doped Erbium Fiber Amplifier and Standard Single-mode Fiber

Proposed is a novel optical pulse compression technique based on high-doped erbium fiber amplifier and standard single-mode fiber（SMF）. We used the amplifier with the erbium ion concentration of 6.3）〈 10^-3 to amplify a hyperbolic secant pulse from a regeneratively mode-locked fiber laser. The central wavelength, pulsewidth and peak power of the pulse are 1 550 nm, 12. 5 ps and 3 mW, respectively. Then the amplified pulse with peak power level corresponding to a higher-order soliton is compressed when it propagates through a 3-km-long single-mode fiber. Studied are the compressed pulses under different pump powers and fiber lengths. The results show that it can get a narrower pulse, and solve the difficulty that pulses at low power can not be compressed directly in the fiber. And the construct is compact.     

A highly efficient two-stage Er3+-doped optical fiberamplifier employing an optical gate to effectively reduce ASE

Highly efficient amplification of ultrashort optical pulses is demonstrated with a two-stage Er³⁺-doped optical fiber amplifier that includes an optical gate to efficiently reduce amplified spontaneous emission (ASE) generated from the first Er³⁺-doped fiber. A gain of 49 dB, an amplified peak power 0f 105 W, and 1.05 nJ pulse energy are achieved for 2-Mb/s, 10-ps pulses at a total pumping power of 90 mW from 1.48-μm LDs     

一种新颖的反射结构高功率超宽带光纤光源

报道了一种新型高功率超宽带光纤光源。利用980nm激光二极管(LD)和1480nmLD双向抽运掺铒光纤，经光纤环镜反射后，得到C L波段自发辐射谱。通过调整980nmLD和1480nmLD的功率，在1524．O～1600．6nm(76．6nm)范围内，自发辐射谱功率高于-18．8dBm，并且在1539．2～l600．6nm(61．4nm)范围内，自发辐射谱的平坦度为2．8dB。总荧光功率为22．1mW。转换效率为18．8％。如果不加环镜，并且保持相同的抽运条件，得到的放大自发辐射(ASE)谱宽在1525～1565nm的C波段范围，其总的荧光功率为7．1mW，转换效率仅为6％。通过分析加环镜情况与不加环镜情况下所得到的自发辐射谱，以及加环镜情况下采用不同的抽运方式得到的自发辐射谱，最终得出结论，通过加环镜，并且用980nmLD和1480nmLD双向抽运，得到了具有最佳效果的超宽带光纤光源。实验过程中通过调整980nmLD和1480nmLD的功率，曾得到28．5mW的荧光功率，转换效率为22．3％。