相互关联噪声驱动下单模激光模型的稳态分析

对具有色泵噪声和白量子噪声关联驱动的单模激光模型的稳态统计性质进行了研究。从交叉关联噪声驱动的修正郎之万方程(MLE)出发，利用近似福克-普郎克方程（AFPE)，计算了稳态激光光强的平均值＜I＞、斜方差λ2(O)和偏斜率λ3(O)，并分析了泵噪声的“颜色”对它们的影响。研究发现：1)泵噪声的自关联时间τ与量子和泵噪声的交叉关联强度λ对分布函数Pat的影响是完全相反的；2)τ基本上不影响平均光强＜I＞，但在阂值附近，λ会使＜I＞的涨落增加；3)λ和τ对λ2(O)和λ3(O)的影响是一样的。     

实虚部关联的量子噪声和抽运噪声对单模激光光强关联函数的影响

采用抽运噪声和实虚部之间关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型，运用线性化近似方法计算了反映激光动力学性质的光强关联函数C(t)和光强相对涨落C(0)，讨沦了光强关联函数随时间t的演化，分析了量子噪声实虚部间关联系数λq，抽运噪声强度P和量子噪声强度Q对光强关联函数C(t)随时间t演化过程的影响。发现C(t)随时间t的演化是单调衰减过程，但噪声强度的减小和量子噪声实虚部间关联的减弱会使演化曲线整体下移，说明噪声强度和量子噪声实虚部间的关联对C(t)随时间t的演化过程有较大的影响。当时间t增加时，C(t)与量子噪声实虚部间关联系数λq的关系曲线出现了一个极值和三个极值两种不同的情况。最后分析了线性化近似方法适用的条件。     

周期力调制下色关联色噪声驱动光学双稳系统的光强相对涨落

用线性化近似方法,计算了具有色关联的色抽运噪声和色量子噪声驱动的光学双稳系统的光强相对涨落,讨论了噪声间的关联和输入信号对光强相对涨落的影响,发现光强相对涨落随抽运噪声强度和量子噪声强度的变化过程中存在极小值,且光强相对涨落与噪声间的关联程度密切相关,但输入信号对其影响不大.     

信号调制噪声对单模激光光强关联函数的影响

采用受信号调制色泵噪声和实虚部关联量子噪声驱动的单模激光损失模型,用线性化近似方法研究反映单模激光统计性质的重要物理量光强关联函数C(t)随时间t的演化,发现当色泵噪声自关联时间τ变化时,C(t)随时间t的演化会出现单调衰减,单调上升,出现一个极大值,周期性振荡衰减等多种形式。当τ确定时,量子噪声实虚部间关联的加强会使C(t)的值减小;量子噪声强度Q的增大会使C(t)的值增大;泵噪声强度P的增大会延缓C(t)随时间t的衰减。     

加性信号调制下色关联噪声驱动的单模激光的光强关联时间

采用线性化近似,计算了加性信号调制下色关联噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间T,发现当两噪声间关联程度λ为正时,T-D和T-I0曲线中出现极大值(即出现共振);当λ为负时,T-D曲线中出现极小值(即出现抑制),T-I0曲线出现两个极值(一个极小值一个极大值);当λ为零时,T随量子噪声强度D和定态光强I0的增加而单调增加.另外,无论λ取何值,T随周期信号振幅A和衰减系数γ的增大都单调减小.同时通过研究周期信号频率Ω和噪声互关联时间τ3对T-D、T-I0、T-A以及T-γ曲线的影响,发现Ω的取值对这四种曲线的影响不大,而τ3的取值对T-D、T-I0和T-A曲线的影响较大,对T-γ曲线的影响较小.     

单模激光系统的光强相对涨落和功率谱

用线性化近似方法计算了单模激光损失模型在输入偏置调幅波信号后的稳态平均光强相对涨落C(0)和输出功率S(ω),得到稳态平均光强相对涨落C(0)与载波信号振幅B、高频载波信号频率ω以及量子噪声强度Q的变化规律,发现在低频调制信号频率增大、高频载波信号频率减小、量子噪声实虚部关联越强和远离阈值时,激光系统的统计涨落较小。通过对系统功率谱S(ω)与a0/A、低频调制信号频率Ω、高频载波信号频率ω以及量子噪声实虚部间的关联系数λq的研究,也发现了一些特殊的现象。     

色关联噪声驱动的单模激光的强度涨落

采用线性化近似方法计算了关联噪声驱动的单模激光的强度涨落,发现激光强度涨落C(0)随衰减系数γ和泵噪声自关联时间τ1的变化曲线是单调减少的,随泵噪声强度Q的变化曲线中存在极小值,其大小和位置均受τ2和τ3的影响。     

偏置信号和噪声对单模激光随机共振的影响

为了研究激光系统的性质,采用色抽运噪声和实虚部关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型,用线性化近似方法,对单模激光系统的输出光强信噪比进行了理论分析;并具体分析了调制信号振幅、低频调制信号频率、高频载波信号频率、量子噪声强度、抽运噪声强度以及量子噪声实部、虚部间的关联系数对系统随机共振的影响。结果表明,信噪比随激光系统净增益系数存在随机共振现象。此结果对优化激光动力学提供了理论依据。     

噪声交叉关联程度受时间周期调制下单模激光的光强关联时间

用线性化近似方法计算了噪声间关联程度λ受时间周期调制下单模激光系统的光强关联时间T,结果表明,无论λ=0,λ>0或λ<0,T随量子噪声强度D和抽运噪声强度Q的变化均呈单调增长且最终趋于饱和(T＝1),只是当λ<0时T随Q的变化曲线出现一极小值(存在抑制现象);当λ=0时,T不随时间周期调制频率Ωλ变化,当λ>0和λ<0,Ωλ取值小时T-Ωλ曲线出现高频振荡,随着Ωλ值增大振荡频率变低,振幅变小,最后趋于与λ=0的T值一致.     

量子噪声和非线性色抽运噪声共同驱动下单模激光的锁相

建立了一个由量子噪声和非线性色抽运噪声共同驱动下的单模激光立方模型,并将其在极坐标下分解为场幅和相位的朗之万方程(LE)。采用近似福克-普朗克方程的方法处理相位朗之万方程中的色噪声,使其马尔科夫化。将马尔科夫化后的相位朗之万方程与锁相条件相结合,得到稳定锁相值。详细讨论了量子噪声实虚部间的关联和抽运噪声实虚部间的关联对激光锁相的影响。结果表明激光锁相由量子噪声实虚部之间的关联引起,而抽运噪声实虚部间的关联和量子噪声实虚部间的关联均可改变这一锁相。     

由具有色关联的色加法和色乘法噪声驱动的单模激光系统的定态几率分布

自从1991年A.Fulinsk和T.Telejko提出噪声间存在关联后,人们将关联噪声引入激光系统,但其模型中加法和乘法噪声均为白噪声.到目前为止,在激光器的涨落理论中,要么考虑噪声的"颜色",而未考虑噪声间的关联;要么考虑噪声间的关联,不考虑噪声的"颜色".由于染料激光中的抽运噪声通常是色乘法噪声,本文利用我们发展的色关联的色乘法噪声和色加法噪声驱动系统的理论方法,计算了激光系统的定态几率分布,发现了许多新颖的现象.(OA7)     

虚实部关联噪声驱动的单模激光的动力学性质

基于虚、实部互关联的量子噪声及泵噪声驱动的单模激光模型的Fokker—Planck方程,运用平均弛豫近似方法研究了该激光模型的动力学性质。计算了光强关联函数以及相应的平均弛豫时间,讨论了量子噪声实虚部的互关联强度对光强关联函数以及弛豫时间的影响。结果表明,在阈值以上量子噪声实、虚部关联的存在总是使得光强涨落的弛豫变缓。     

两种色噪声对单模激光系统定态涨落的影响

本文主要讨论了当乘性噪声为色噪声、而且乘性噪声和加性噪声之间的耦合也为色噪声时的单模激光系统的定态行为．通过综合运用统一色噪声近似和泛函近似的方法。推导出定态强度分布函数的解析式，分析了乘性色噪声关联时间τ1，耦合色噪声关联时间τ2，耦合系数λ对定态分布函数的影响．研究结果表明，乘性色噪声关联时间使强度定态分布由单峰变为双峰，     

输入信号后单模激光系统线性化近似适用范围分析

运用线性化近似方法计算泵噪声和实虚部间关联的量子噪声驱动的单模激光系统输入信号后的稳态平均光强关联函数和稳态平均光强相对涨落，对所用线性化近似方法的适用范围进行了详细分析，具体讨论了量子噪声实虚部间关联系数、量子噪声强度、泵噪声强度、输入信号振幅和频率、净增益等对稳态平均光强相对涨落的影响，发现在量子噪声实虚部间弱关联、小噪声、远离阈值、信号强度不大和频率较高的条件下，线性化近似有较高精度。     

单模激光的噪声关联时间效应

利用线性近似方法推导了由关联噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联函数、关联时间和功率谱,分析讨论了噪声互关联时间τm和自关联时间τs对激光上述性质的影响,发现在关联噪声驱动的单模激光系统中,τm和τs对激光统计性质起着完全不同的作用,并导致一些新奇的现象.     

信号对单模激光损失模型输出特性的影响

为了更好地优化激光通讯系统和激光信号输出稳定性,运用线性化近似方法,采用色泵噪声和实虚部间关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型,计算了周期信号加性输入时激光系统的光强关联函数和输出信噪比,用物理量K来描述激光系统的优化选择,发现:K与激光系统的净增益系数存在双极大值；与自饱和系数存在单极大值；与泵噪声自关联时间呈现单调递增的现象,峰值即表示激光通讯系统出现最佳匹配状态。同时,分析了系统的输入信号对优化激光系统的性质的影响。     

光纤Mach-Zehnder干涉型波分复用器件温度稳定性研究

采用光纤3 dB耦合器制成的Mach-Zehnder干涉型波分复用器可以实现信号波长的合波与分波.Mach-Zehnder干涉仪臂差ΔL与相位差Δφ直接影响其合分波特性.通过分析得出复用波长的间隔Δλ与ΔL成反比,Δλ=λ21/(2nΔL-λ1),通过加长臂长差可以实现很高的波分密度.但是臂长差越长,干涉仪对温度越敏感,相位差Δφ随温度的变化量(dφt)/(dt)=(dneff)/(dt)k0Δl+neffk0(dΔL)/(dt),设c=(dφt)/(dt),则Δφt=cΔt.本文探讨一种方法来弥补温度变化所造成的相位差,通过实验验证干涉仪的波长间隔可做到0.8 nm,稳定性高,消光比好.(OD14)     

高重复率高峰值功率高光束质量Nd∶YAG倍频激光器

研究设计了高效均匀抽运、均匀冷却的聚光腔;采用双YAG棒中间加90°旋光器,输出镜采用特制的变反射率介质膜与全反镜构成非稳定谐振腔,使振荡级在较高输出能量时获得近衍射极限的激光输出;放大级采用光学性能一致的YAG棒("姊妹棒")中间加90°旋光器构成减少热退偏的放大单元,经过两个放大单元及相应的级间隔离光学扩束、匹配等减小光束畸变,获得了高重复频率、高光束质量、高峰值功率激光输出.其性能指标为: 1) 输出峰值功率:λ1=1064 nm,P1=388 MW/p;λ2=532 nm,P2=158 MW/p; 2) 脉冲宽度:τ1=8 ns (λ1=1064 nm),τ2=6.8 ns(λ2=532 nm); 3) 光束质量:M2=1.62(1.6倍衍射极限); 4) 重复频率:f=61 Hz; 5) 连续工作时间:t=20 min.(OC28)     

不同激光理论中的饱和效应

激光在各个领域中的应用取决于激光的统计特性。对激光强度涨落的实验测量和理论分析表明,激光场可用非线性布朗运动来描述。为了表征激光的统计涨落,激光理论通常包含加性量子白噪声。在以往的理论分析中,激光模型仅仅保留了光场的三次非线性项,因此理论上只包括了强度的一阶饱和效应。当激光理论包括光场所有高阶项的饱和效应时,可从绝热近似和全量子理论这两种完全不同的理论来求解光场的统计涨落。从这些模     

非均匀光增益层所产生的噪声(英文)

由表面发射激光放大器和检测器组成的光接收器的噪声因任何增益的非均匀性而增加。如果用G(x,y)表示在点x,y处表面发射激光放大器的功率增益;用I(x,y)表示入射光强,则噪声增强因子K＇等于,其中积分对x,y从-∞到+∞区域进行。最佳值1仅当G=常数时得到。