正常色散光纤放大器中超短脉冲的自相似演化条件

在正常色散条件下,超短光脉冲在光纤放大器中可以演化成具有线性啁啾的自相似抛物脉冲,其演化结果可影响脉冲的压缩质量.采用分步傅里叶方法数值研究了正常色散光纤放大器中,初始输入脉冲宽度、能量、光纤增益和色散系数对超短脉冲自相似演化结果的影响.发现色散长度是脉冲能否实现自相似演化的关键因素.当色散长度与光纤长度相近(几倍)时,脉冲可以实现自相似演化;两者相差越大,脉冲的自相似演化程度越差.增加初始脉冲能量可以加速脉冲的自相似演化,缩短自相似演化的距离.放大器总增益一定时,增益系数越大,脉冲受非线性扭曲的影响越大,使脉冲的自相似演化结果越差;增益系数为0.95 m-1时放大器可获得的总增益比3.8 m-1时大3.3 dB.     

非线性渐增光纤中超短脉冲自相似演化的研究

为进一步研究非线性渐增光纤中超短脉冲自相似演化的特性,利用数值仿真的方法分析了入射脉冲能量、脉冲宽度和类增益系数3个因素对输入脉冲自相似演变的影响.结果显示:入射脉冲能量和类增益系数对自相似演变的影响较为显著,在增大入射脉冲能量或类增益系数的情况下均可加速自相似演化的速度,即缩小演化所需的特征距离;而脉冲宽度对自相似演...     

正反向泵浦下掺铒光纤放大器的增益与自发辐射特性的研究

本文论述了掺铒光纤放大器在正向泵浦、反向泵浦时，它的增益与自发辐射特性的不同，通过对电子工业部第四十六研究所研制的掺铒光纤吸收谱的测量，计算了正向泵浦、反向泵浦时，泵浦光、某一波长的荧光功率、荧光总功率及信号光功率随光纤长度的变化，分析了正反向泵浦时，掺铒光纤放大器的荧光谱与增益谱，并讨论了双向泵浦情况下，放大器增益与光纤长度的关系。     

正反向泵浦下掺铒光纤放大器的增益与自发辐射特性的研究

本文论述了掺铒光纤放大器在正向泵浦、反向泵浦时，它的增益与自发辐射特性的不同，通过对电子工业部第四十六研究所研制的掺铒光纤吸收谱的测量，计算了正向泵浦，反向泵浦时，泵浦光，甘一滤长的荧光功率、荧光总功率及信号光功率随光纤长度的变化，分析了正反向泵浦时，掺铒光纤放大器的荧光谱与增益谱，并讨论了双向泵浦情况下，放大器增益与光纤长度的关系。     

掺镱光纤放大器中脉冲自相似演化特性分析

为了研究自相似演化对于高功率超短脉冲系统产生的影响,采用非线性薛定谔方程,对掺镱光纤放大器中自相似解进行了理论分析,得到初始脉冲、脉冲宽度、增益系数、增益色散等参量变化时对其自相似演化产生不同的影响.结果表明,初始脉宽不同时,只有其初始色散长度和光纤长度相接近时,才可以实现脉冲自相似的演化;初始输入脉冲不同时均能演化成抛物线形,但是演化的进程不同;大的增益系数可以获得高功率、宽频谱的自相似脉冲;增益色散对自相似放大起滤波作用.研究结果对设计自相似脉冲放大器具有一定的借鉴价值.     

基于非线性渐增原理获得抛物线型自相似脉冲的研究

采用理论推导和数值模拟相结合的方法研究了脉冲在指数渐增的非线性渐增光纤(NIF)中的自相似演化。结果表明,与双曲渐减的正色散渐减光纤(ND-DDF)类似,利用指数渐增的NIF也可获得具有严格线性啁啾的抛物线型自相似脉冲。同时深入研究了ND-DDF和NIF两种增益等效方式对自相似演化特性的影响,结果表明:1)等效增益决定了脉冲自相似演化的结果,等效方式决定了脉冲自相似演化进程快慢;2)在具有相等的等效增益条件下,脉冲在指数渐增NIF和双曲渐减ND-DDF中演化为相同的自相似脉冲,但是前者对脉冲的自相似演化更高效,即前者实现自相似演化所需光纤长度更短;3)两种增益等效方式所需光纤长度的关系是使得各自具有相同的光纤有效放大因子。     

窄脉冲泵浦的Raman放大研究

基于振幅耦合方程,引入入射处信号脉冲与泵浦脉冲的时间差,研究了光纤中单个信号脉冲与窄泵浦脉冲的作用。将泵浦脉冲取为双曲正割形式,得到交叠因子、信号光振幅、泵浦光振幅的解析解,及信号功率沿光纤的分布。研究了长光纤中信号脉冲与多个泵浦脉冲的作用,推导出考虑插损时的信号增益。     

时分复制技术皮秒脉冲光纤放大器数值研究

基于时分复制脉冲放大的理论模型,数值研究了五级双折射晶体组级联时分复制光纤放大系统中各参数对皮秒放大脉冲特性的影响。结果表明,子脉冲之间非线性相移积累的不同会导致耦合效率降低。当时分复制后子脉冲间距大于2.5倍脉宽时,子脉冲串耦合效率达到最优。在光纤放大器非线性系数和最大增益一定的条件下,为获得峰值功率为10 MW的变换极限皮秒放大脉冲,给出了种子脉冲峰值功率和增益光纤长度的选择范围。在光纤长度确定的条件下,为了降低晶体偏转角和透射率对放大脉冲性能的影响,应选择低峰值功率的种子脉冲和高增益的光纤。     

拉曼光纤放大器的一种简化模型

提出了一种多泵浦反向光纤拉曼放大器（FRA）的新型实用模型，能够给出小信号增益和噪声指数。采用数值计算泵浦光的传播规律，利用此结果解析求解信号光沿光纤的功率演化，解决了泵浦与信号光反向传输的问题。利用拟合图谱通过插值得到拉曼增益系数代替传统的将拉曼增益谱近似为三角形的方法。模型中考虑了泵浦与泵浦、泵浦与信号之间的相互作用，并包含自发拉曼散射噪声。     

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。     

一种新型的高功率双波长自相似抛物线脉冲激光器

基于正色散单模光纤、掺Yb3+增益光纤和多模光纤光栅,提出了一种可调高功率双波长自相似抛物线脉冲激光器。采用非线性薛定谔方程描述双波长自相似抛物线脉冲的传输和演化过程,并利用分步傅里叶方法进行数值模拟。输入脉冲在正色散单模光纤与掺镱增益光纤中产生自相似抛物线脉冲,多模光纤布拉格光栅对激光器进行双波长选择,通过调节偏振控制器实现双波长稳定运行。数值模拟分析结果表明该激光器的运行是可行且有效的。     

宽带光再生放大幅度调制效应的研究

根据宽带激光在均匀加宽线型增益介质中的放大理论模型,采用短时傅里叶变换算法数值模拟了相位调制的光脉冲通过再生放大器传输放大后的时间波形,分析了再生放大过程中各个参数对幅度调制效应的影响。计算结果表明,调节光脉冲中心波长使之与增益介质中心波长匹配,提高注入种子脉冲的能量都能够有效地降低再生放大器中的幅度调制效应,提高光束质量。     

梳状色散光纤中自相似脉冲传输的数值研究

从脉冲在光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,以双曲渐减的正常色散渐减光纤(ND-DDF)获得线性啁啾自相似脉冲为基础,采用窗口为1550nm的色散光纤构成梳状色散光纤(CDPF),并给出了相应的理论模型,利用该模型,通过数值模拟的方法研究和分析了脉冲在接近于色散渐减光纤的色散变化趋势的梳状色散光纤中演化成自相似脉冲以及其自相似指数变化.结果表明,中心波长为1550nm的双曲正割脉冲在不同初始能量和不同初始脉冲宽度的情况下,梳状色散光纤可以产生抛物线型自相似脉冲且具有很好的线性啁啾特性.     

波长可调节全正色散掺镱锁模光纤激光器的放大特性

高功率,波长可调超短脉冲光源具有重大的应用价值。采用掺镱光纤放大的全正色散锁模光纤激光器能够满足以上优质光源的要求,并且结构紧凑。通过实验全面探索了波长可调节全正色散锁模光纤激光器的放大特性。分析了小信号增益系数随着信号光波长的变化。发现最大增益出现在波长为1 030 nm 附近,并且增益随着信号光波长的增大而减小,这是由于掺镱光纤的增益谱特性决定的。也分析了增益系数随泵浦光功率的变化,观察增益饱和现象和放大自发辐射噪声。也讨论了种子脉冲在放大器中的时域与频域畸变。发现脉冲因为群速度色散而轻微展宽,频谱因为自相位调制也会发生轻微展宽。     

脉冲在非线性渐增光纤中自相似演化的研究

为了研究超短脉冲在非线性渐增光纤中自相似演化的特性,采用理论分析与数值模拟的方法,对脉冲在非线性渐增光纤中的传输演变进行了数值仿真。结果表明,脉冲在非线性渐增光纤中的传输与在具有放大增益的光纤或色散渐增光纤中一致,均能实现脉冲的自相似演化,最终演化为具有良好线性啁啾特性抛物形脉冲,仿真结果验证了脉冲在非线性渐增光纤中的传输方程具有渐进解。由于输出抛物脉冲具有良好的线性啁啾,此研究结果对实现高质量的脉冲压缩是有帮助的。     

被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器理论研究

根据非线性薛定谔方程建立了基于可饱和吸收体被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器的理论模型,研究了中红外超短脉冲在掺Er3+氟化物光纤激光器中形成的物理机制,数值模拟了被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器中中红外超短脉冲的演化过程,重点分析了掺Er3+增益光纤长度,可饱和吸收体不饱和损耗对被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器产生中红外超短脉冲的影响,并给出了参数设置范围。研究发现:当小信号增益系数、可饱和吸收体不饱和损耗、腔内净色散量为一定值,掺Er3+氟化物光纤长度在一定范围时,才会出现稳定的锁模脉冲,且随着掺Er3+氟化物光纤长度增加脉冲宽度变窄、光谱变宽、峰值功率增高;当掺Er3+氟化物光纤长度、腔内净色散量、小信号增益系数为一定值时,可饱和吸收体不饱和损耗在一定的范围时可以得到稳定的锁模脉冲,且随着可饱和吸收体不饱和损耗的增加脉冲宽度变窄,光谱先变宽后变窄变化范围不大,峰值功率增加。     

High-energy femtosecond pulses from an ytterbium-doped fiber laser with a new cavity design

A new architecture which is based on the chirped pulse amplification scheme is proposed to increase the pulse energy of the mode-locked fiber laser. The idea was applied to a passively mode-locked laser using an ytterbium (Yb/sup 3+/)-doped double-clad silica fiber. Mode-locking was achieved by nonlinear polarization evolution associated to frequency-shifted feedback technique for self-starting. A compressor and a stretcher, based on diffraction gratings, permitted us to manage the dispersion and to reduce the pulse power in the fiber. The laser delivered chirped pulses at 1050 nm with 11.8-nJ energy at a 9.3-MHz repetition rate (110-mW average power) which were subsequently compressed to 196-fs duration.     

光谱调制对飞秒脉冲自相似放大系统的影响

采用数值模拟的方法,研究了周期性光谱调制对飞秒脉冲自相似放大的影响。构建了叠加光谱调制的飞秒脉冲自相似放大的理论模型,分析任意相移量、调制深度和调制周期等参量变化对自相似放大系统的影响。结果表明,任意相移量虽然会改变被调制后光谱具体形状,但不会影响自相似放大的时域结果;调制周期较大时,子脉冲和主脉冲重叠,对自相似放大过程和结果造成一定程度的破坏;调制周期较小时,主脉冲独立放大,基本不会被子脉冲影响,这一结论在调制深度改变时依然成立。