碲酸盐掺铒玻璃光纤放大器的瞬态响应

建立了一个数值模拟碲酸盐掺铒玻璃光纤放大器(EDTFA)瞬态响应的理论模型,理论上研究分析了低频方波脉冲输入信号经过EDTFA后的瞬态输出响应.研究结果显示,对于输入信号功率的跃变, EDTFA存在着一个快速的瞬态响应过程,响应时间小于报道的硅基掺铒光纤放大器(EDFA),说明EDTFA适合于泵浦调制及全光纤开关方面的应用场合.通过对双通道信号传输情形下关闭一个信道后另一信道输出功率瞬态响应的研究,揭示了适时调节泵浦功率快速稳定剩余信道输出功率的可行性.     

掺铒Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O玻璃中激发态吸收的抑制

对应用于1.55μm波段宽带放大的掺Er3 :Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O(玻璃中激发态吸收的抑制进行了研究.为此,在该玻璃中分别引入了Ce3 离子和B2O3组分.研究表明,随着玻璃中Ce2O3的掺杂或B2O3组分的引入, Er3 4:I11/2能级与Ce3 2:F5/2能级间的能量传递或Er3 4:I11/2→4I13/2能级间多声子弛豫速率相应提高, Er3 离子4I11/2能级荧光寿命显著减小,激发态吸收得到有效抑制.同时,实验发现, Ce2O3的掺杂进一步提高了Er3 离子4I13/2→415/2能级间总量子效率,增强了1.55μm波段荧光发射强度,而荧光发射谱宽基本保持不变. B2O3组分的引入虽在一定程度上削弱了1.55μm波段荧光发射强度,但进一步拓展了其荧光发射谱,且增益截面峰值波长移向长波段.     

掺铒硫系玻璃光纤的中红外增益特性模拟研究

实验制备了Er3+掺杂质量分数为1%的Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃,测试了其折射率、吸收光谱和荧光光谱,利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论计算了Er3+离子的自发辐射几率、吸收截面和受激发射截面等光谱参数。在综合考虑Er3+离子的交叉弛豫、能量上转换和激发态吸收效应的基础上,应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,模拟计算了Er3+掺杂Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃光纤的中红外2.74μm波段的增益特性。结果显示,Er3+掺杂硫系玻璃光纤在2.74μm中红外波段具有较高的信号增益和较宽的增益谱,最大增益值和20dB增益带宽分别超过了40dB和200nm,表明其是可用于中红外2.74μm波段宽带放大的理想增益介质。     

C+L波段宽带增益平坦铋基掺铒光纤放大器的设计

基于光纤放大器增益谱的宽带平坦化发展需要,设计了一个两段铋基掺铒光纤(Bi-EDF)级联并携带一个C波段(1 530~1 565 nm)宽带光纤布拉格光栅(FBG)的双通结构型铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),从理论上研究了其对输入信号的放大特性。研究表明:FBG的引入可以使C和L波段(1 570~1 620 nm)信号分别经历不同长度Bi-EDF的双向传输,各自获得高增益放大,实现增益谱的宽带平坦化。在200 mW的1 480 nm双向对称泵浦下,第一级和第二级Bi-EDF长度分别为50 cm和170 cm时,对于波长间隔为2 nm、每路功率为-30 dBm的56路C+L波段信号的输入,Bi-EDFA高于30 dB的增益带宽达到了90 nm(1 530~1 620 nm),平均增益为35.7 dB,增益起伏仅为2.3 dB。同时,噪声系数得到明显改善。研究结果对于研制具有宽带、增益平坦的C+L波段Bi-EDFA具有实际指导意义。     

硫系玻璃基掺铒微结构光纤4.5μm波段中红外信号放大特性

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤作为中红外光纤放大器增益介质的可行性,数值求解了800 nm泵浦波长下Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤中Er3+离子数速率方程和光功率传输方程组,理论研究了4.5μm波段中红外信号的放大特性。结果显示,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤具有较高的信号增益和很宽的增益谱。在50 cm光纤长度上,最大信号增益超过了40 dB,高于30 dB信号增益的放大带宽达到了280 nm(4 420~4 700 nm)。同时,进一步研究分析了4 500 nm波长信号增益与光纤长度、信号输入功率和泵浦功率的关系。研究表明,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤是一种理想的可应用于4.5μm波段中红外宽带放大器的增益介质。     

掺铒碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器的理论研究

建立了以掺铒碲酸盐玻璃光纤作为增益介质的上转换光纤激光器数值模型,理论研究了碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器的激光输出特性,得到了980 nm抽运源激励下546 nm绿色激光信号输出功率与入射抽运功率、谐振腔光纤长度的变化关系.研究表明,碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器可以在厘米长度的增益介质上实现毫瓦功率的绿色激光输出,斜率效率达到了7%左右.相比于报道的氟化物玻璃基上转换光纤激光器,碲酸盐玻璃基上转换光纤激光器显示出一种潜在的小型化固体激光器特征.     

采用零树结构分类小波系数的红外图像降噪

红外图像易受噪声污染,为了改善红外图像的质量,提出了一种基于零树结构分类小波系数的红外图像降噪算法.该算法利用小波零树结构表达尺度间的相关性,通过空间自适应阈值将小波系数进行分类,并根据不同类系数的统计特性采用不同的先验分布模型,在贝叶斯框架下实现降噪.实验结果表明,本文算法在峰值信噪比(PSNR)指标上优于传统算法;从视觉效果来看,该算法在有效去除图像噪声的同时能较好地保持空间细节,可以满足当前红外图像降噪的需求.     

碲基掺铒光纤放大器增益均衡的数值模拟

针对宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)本征增益谱不平坦特性,研究了采用双级串连结构,并在两段光纤中间加入增益均衡滤波器来实现增益平坦.模拟结果显示,通过设计一定结构的滤波谱,在37信道同时输入的情况下,铒离子掺杂浓度为4000 ppm时,使1536～1608 nm范围带宽内的增益达到了24 dB左右,噪声指数小于5.5 dB,增益谱的不平坦度小于1 dB;铒离子掺杂浓度为6000 ppm时,使1536～1608 nm范围带宽内的增益达到了23.5 dB左右.噪声指数小于5 dB,增益谱的不平坦度小于1dB.优化后的级连EDTFA可以满足WDM系统的要求.     

Ag NPs induced near-infrared emission enhancement of Er3+/Tm3+ codoped tellurite glass

Ag nanoparticles(NPs) were introduced into Er³⁺/Tm³⁺ codoped tellurite glasses prepared using melt-quenching and heat-treated techniques. The glass samples were characterized by the differential scanning calorimeter(DSC), X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy(TEM) and photoluminescence to reveal the Ag NPs induced broadband near-infrared band emission enhancement of Er³⁺/Tm³⁺ ions. The studied glasses possessed good thermal stability with△T larger than 137 ℃. For glass sample heat-treated at 360 ℃ for 6 h, the nucleated Ag NPs in near-spherical shape with an average diameter about 6.5 nm dispersed in the glass matrix. Under the excitation of 808 nm laser diode(LD), the broadband near-infrared fluorescence emission extending from 1 350 nm to 1 620 nm, owing to the combined contributions from the ³H₄→³F₄ transition of Tm³⁺ at 1.47 μm band and the ⁴I_13/2→⁴I_15/2 transition of Er³⁺ at 1.53 μm band, improved significantly with the introduction of Ag NPs, which is mainly attributed to the increased local electric field. The present results indicate that Er³⁺/Tm³⁺/Ag NPs codoped tellurite glass with good thermal stability is a promising glass material for broadband fiber amplifiers of WDM transmission systems.     

二维形状的热核特征及其在分类问题中的应用

为了在二维形状上寻求具有不变特征的形状描述,从三维的角度考察二维物体的形状信息,提出基于热核的形状分类算法.首先对原始物体的边界进行采样,并将内部区域三角化;然后通过优化的方法,把二维形状转化为表面光滑且封闭的三维网格曲面;最后提取三维模型表面的热核特征,利用词袋模型得到物体的特征向量,最终实现物体的形状分类.在MPEG-7与Animal Shapes数据库上的实验结果表明,与传统算法相比,该算法分类的准确率更高,鲁棒性更强.