二阶掺磷级联拉曼光纤激光器的数值模拟及分析

文章对表征二阶级联拉曼光纤激光器的非线性耦合方程组进行了求解,在此基础上,对二阶掺磷级联拉曼光纤激光器进行了数值模拟,并比较分析了光纤长度、输出镜反射率、泵浦功率等因素对二阶级联拉曼光纤激光器输出特性的影响,最后给出了优化结果。     

基于打靶和遗传算法模拟多阶级联拉曼光纤激光器

直接采用打靶算法数值求解表征光纤中受激拉曼散射效应的非线性耦合方程组对多阶段联拉曼光纤激光器的输出特性进行仿真,任意设置的各阶Stokes光功率初始值会导致计算过程不收敛.本文提出首先采用遗传算法对各阶的Stokes光功率初值进行优化筛选,解决了各阶Stokes光功率初值选择的收敛性问题,然后利用四阶龙格-库塔及打靶算法进行数值求解,结果表明该方法非常有效.在此基础上,对六阶掺锗级联拉曼光纤激光器进行了数值模拟,并比较分析了光纤长度、输出耦合器反射率、泵浦功率等因素对六阶级联拉曼光纤激光器输出特性的影响.     

掺磷光纤拉曼激光器数值模型和实验

介绍了一种以掺磷光纤为增益介质的典型双级拉曼光纤激光器的结构以及数值模型。模拟了利用1061nm的掺磷双包层光纤激光器为抽运，经过双级拉曼频移产生阈值功率约为1W，波长为1480nm的激光输出。     

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)     

多阶级联拉曼光纤激光器的理论分析与优化设计

由稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射(SRS)效应的光功率耦合方程出发,采用解析方法对多阶级联拉曼光纤激光器(CRFLs)进行了理论分析。根据拉曼光纤激光器级联阶数的奇偶性分别推导出了多阶级联拉曼光纤激光器的输出功率、光-光转换效率最大时的拉曼光纤长度和输出耦合器反射率。通过忽略反射回谐振腔输入端的剩余抽运光功率,计算了5阶级联拉曼光纤激光器的输出特性和光-光转换效率随光纤长度和输出耦合器反射率的变化。利用已有的5阶级联掺锗拉曼光纤激光器输出特性实验数据与理论分析结果进行了对比。     

中红外ZBLAN光纤拉曼激光器的理论分析与设计

根据ZBALN光纤拉曼激光器的结构,理论分析了中红外ZBLAN光纤级联拉曼激光器运行方式并建立了泵浦光和斯托克斯光的非线性耦合方程组.基于该方程组,对用高功率掺铥光纤激光器泵浦ZBLAN光纤产生拉曼频移时泵浦光和斯托克斯光在光纤中的演化过程进行了仿真.为了提高激光器性能,对光纤长度、输出耦合器反射率、泵浦功率等激光器参...     

二级级联拉曼光纤激光器的特性

对二级级联拉曼光纤激光器(RFL)的输出光谱特性进行了研究,利用理论模型讨论了高反腔输出光谱的分裂、对称以及随光栅中心波长改变而形成不对称的现象。实验得到了各级光功率的相互关系:随着抽运功率的增大,产生第一级斯托克斯(Stokes)波,剩余抽运功率有一个衰减的阶段;抽运功率继续增大,第二级斯托克斯波产生后,第一级斯托克斯波功率达到饱和,剩余抽运功率又开始线性增长。利用功率沿光纤长度分布的模型,分析了二级级联拉曼光纤激光器的功率特性,理论模型与实验结果相吻合。     

级联拉曼光纤激光器研究进展

稀土掺杂光纤激光器因受限于稀土元素的发射截面,只能在特定波长范围输出激光。理论上级联拉曼光纤激光器只要有合适的泵浦源和适当的谐振腔,即可输出任意波长斯托克斯光。以1064nm掺镱光纤激光器作泵浦源为例,以锗硅光纤为拉曼增益媒质,目前报道的级联拉曼光纤激光器输出的斯托克斯光波长范围为1120~2200nm。由于增益光纤具有很宽的拉曼增益谱,级联拉曼光纤激光器可进行宽带调谐,也可同时输出多个波长。级联拉曼光纤激光器不仅用于光通信上拉曼光纤放大器和远程泵浦掺铒光纤放大器的泵浦源,也可广泛用于超连续波产生、光传感、光成像等领域。对近几年来级联拉曼光纤激光器在理论设计基础、单、多波长级联拉曼光纤激光器等方面获得的取得的最新进展进行了概述。     

N阶级联拉曼光纤激光器理论模型

考虑拉曼光纤纤芯有效面积随Stokes光波长变化,提出了一种改进的Ⅳ阶级联拉曼光纤激光器理论模型.根据该理论模型,按照拉曼光纤激光器级联阶数N的奇偶性分别推导出了第N阶Stokes光输出功率的解析表达式.通过忽略经输出耦合器反射回拉曼光纤输入端的残余泵浦光功率,计算了5阶级联拉曼光纤激光器的输出特性,并与相关文献上的实验数据进行了比较,结果显示文中的计算结果与实验结果相吻合.文中的理论模型对于设计N阶级联拉曼光纤激光器有一定指导意义.     

TDM抽运光纤拉曼放大器的色散研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性偏微分耦合方程,采用时分复用(TDM)方式抽运,研究了多波长抽运源反向抽运时信号光在光纤中的传输特性.利用分布傅里叶变换方法数值模拟了TDM反向抽运光纤拉曼放大器的色散特性.分析了光纤的色散系数、抽运光的占空比,以及抽运源的数量变化等对光纤拉曼放大器色散的影响,研究结果为TDM抽运光纤拉曼放大器色散的进一步研究提供了参考.     

Analytic modeling of the P-doped cascaded Raman fiber lasers

An approximate analytic model of the P-doped cascaded Raman fiber lasers had been developed. The threshold pump powers for the first and the second Stokes radiation, output power, slope efficiency, and energy conversion efficiency had been solved and thus the optimization of the lasers could be discussed analytically. A fast numerical simulation of the laser based on the analytic model had also been carried out. Moreover, the comparison between the analytic and numerical solution was made.     

6阶掺锗级联喇曼光纤激光器的数值模拟及分析

为了研究多阶级联喇曼光纤激光器的结构参量对输出特性的影响,利用数值模拟的方法对表征多阶级联喇曼光纤激光器的非线性耦合方程组进行了求解,在此基础上,对6阶掺锗级联喇曼光纤激光器进行模拟分析,得到了光纤长度、输出镜反射率、抽运功率等因素与6阶级联喇曼光纤激光器结构参量的关系。结果表明,在抽运功率不变时,光纤长度取300m左右,输出镜反射率取10%左右,阈值功率比较小,可以获得最大输出功率。     

一种级联喇曼光纤激光器数值模拟的新算法

为了优化设计光纤喇曼激光器的各项参量,采用喇曼激光器的基本理论模型模拟,提出了非线性最小二乘法和龙格-库塔法相结合的新算法,解决了模型中存在的两点边值问题,得到了级联喇曼光纤激光器的输出特性以及最佳光纤长度、激光阈值和斜率效率。结果表明,新算法非常有效,数值模拟的结果和相关实验相吻合。     

一阶喇曼光纤激光器的模拟及分析

介绍了以掺磷光纤为增益介质的一阶喇曼光纤激光器的一般结构模型和耦合方程组。利用数值方法进行了模拟分析,在此基础上,分析比较了光纤长度、输出反射镜反射率、泵浦功率等因素对输出功率和阈值的影响。最后给出了综合优化设计。     

RIN transfer measurement and modeling in dual-order Raman fiber amplifiers

A numerical analysis is presented that models the transfer of relative intensity noise (RIN) from the first- and second-order pump lasers to the signal radiation in dual-order Raman fiber amplifiers. Measurements are presented of the first- and second-order RIN transfer functions for co- and counter-propagating fiber amplifiers. The second-order RIN transfer function is similar to that found in single-order Raman fiber amplifiers and the first-order transfer function is approximately 15 dB less than the second-order transfer function. The impact of the RIN transfer from the first- and second-order pump lasers to the signal radiation on the system performance is examined and estimates for the required pump laser RIN levels are presented.     

高功率光纤拉曼激光器研究进展

随着大功率半导体抽运技术和新型光纤结构的发展,高功率光纤拉曼激光器逐渐成为研究的热点。从锗硅单包层光纤、双包层光纤以及光子晶体光纤拉曼激光器的物理模型入手,介绍了高功率光纤拉曼激光器的基本理论,指出了它们各自的优缺点和最新的研究进展。论述了当前窄线宽光纤拉曼放大器的最新进展、存在的技术难点以及解决方法。展望了光纤拉曼激光技术在高功率激光器方面的发展前景。     

Surviving-Channel-Power Transients in Second-Order Pumped Lumped Raman Fiber Amplifier: Experimentation and Modeling

In this paper, the effect of addition and/or dropping of wavelength-division-multiplexed channels in an all- optical gain-clamped (AOGC) second-order (SO) pumped lumped Raman fiber amplifier (LRFA) has been investigated experimentally and analyzed by numerical simulation. Channel addition/ removal was simulated by transmitting ten signals through a counter-directionally pumped LRFA consisting of a 16-km-long dispersion-compensating fiber. The light from eight lasers was square-wave modulated at 500 Hz; power transients of the surviving channels caused by cross-gain modulation of the LRFA were monitored at the output of the amplifier. All-optical feedback loop was implemented in the form of a ring laser. Gain-clamping properties of the SO-pumped LRFA are compared with those of the first-order pumped LRFA having the same ON/OFF Raman gain. Theoretical analysis of the AOGC LRFA was based on numerical solution of coupled propagation equations for the backward propagating pump, signals, and both forward and backward propagating spectral components of amplified spontaneous emission powers.     

用改进的遗传算法对多信道FRA泵浦源进行优化设计

Based on the nonlinear power coupled equations of fiber Raman amplifiers （FRA）, the optimal design to the pumps source has been done with modified genetic arithmetic in this paper. The numerical simulation shows that, for a 40 channels DWDM system and with three pump sources, the Raman gain of about 10dB can be obtained, and the gain ripple is about 1.5dB. The result is useful for the design of backward-pump FRA.