双包层Er3 + /Yb3 + 共掺光纤放大器动态特性研究

基于速率方程的离散算法,实现了对双包层Er3 + /Yb3 +光纤放大器动态特性的分析。研究了不同信号和泵浦功率下单信道的瞬态功率、脉冲序列输出功率与增益随时间的变化以及多信道异步转移模式下输出功率和增益随时间的变化。结果表明:对于单个脉冲,在相同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于输入脉冲的峰值功率;在不同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于泵浦功率。对于脉冲序列,在达到稳定的输出前,将经历一个输出功率和增益由高到低的变化过程。对于异步转移模式的多信道脉冲,脉冲重叠时的功率和增益变化要快于非重叠时功率和增益的变化。     

双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器动态特性研究

基于速率方程的离散算法,实现了对双包层Er3+/Yb3+光纤放大器动态特性的分析.研究了不同信号和泵浦功率下单信道的瞬态功率、脉冲序列输出功率与增益随时间的变化以及多信道异步转移模式下输出功率和增益随时间的变化.结果表明对于单个脉冲,在相同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于输入脉冲的峰值功率;在不同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于泵浦功率.对于脉冲序列,在达到稳定的输出前,将经历一个输出功率和增益由高到低的变化过程.对于异步转移模式的多信道脉冲,脉冲重叠时的功率和增益变化要快于非重叠时功率和增益的变化.     

增益开关掺Tm3+光纤激光器的理论与实验研究

与固体激光器不同,光纤激光器中增益光纤长度可近似认为整个谐振腔的长度,传统的速率方程模型只考虑激光器参数随时间变化,而不考虑这些参数沿轴向变化情况,会在理论上对激光器输出特性的分析带来误差。本文建立带内泵浦的增益开关掺Tm3+光纤激光器的行波方程模型,研究了腔内光子数、上能级粒子数和泵浦脉冲沿光纤轴向分布情况,以及不同重频和纤芯的增益光纤可提取能量的变化。在100 ns脉宽和15 μJ脉冲能量的泵浦脉冲作用下,当重频增加至5 MHz时,激光输出脉冲会出现多脉冲振荡现象。实验上实现了全光纤化的增益开关掺Tm3+光纤激光器,将实验结果与理论分析进行比较,两者之间较好相符。     

反向拉曼光纤放大器（FRA）的瞬态效应分析

本文首先提出于泵浦概念、建立分析拉曼光纤放大器瞬态效应的数学模型，然后给出单泵浦单信道拉曼放大器发生瞬态效应时信号功率、信号增益和泵浦功率的变化曲线；在分析多泵浦多信道拉曼放大器瞬态效应时得到了上下短波长信道对剩余信道稳态增益影响最小，上下长波长信道对剩余信道稳态增益影响最大的结论。     

低噪声掺Pr^3＋氟化物光纤放大器

研制了用Ｎｄ－ＹＬＦ激光器泵浦的掺Ｐｒ＾３＋氟化物光纤放大器（ＰＤＦＡ）组件，其最大信号增益和噪声指数分别是２０ｄＢ和５ｄＢ。在输入信号功率１１．０ｄＢｍ时，得到１９．２ｄＢｍ的输出功率，试验结果证明：该ＰＤＦＡ组件用于副载波复用多信道ＡＭ－ＶＳＢ视频信号传输时，具有低噪声特性。     

掺Er~（3＋）和掺Er~（3＋）／Yb~（3＋）光纤中1313nm到780nm的频率上转换过程

研究了在连续锁模和调Ｑ锁模两种脉冲泵浦条件下，掺Ｅｒ（３＋）和掺Ｅ３＋／Ｙｂ３＋单模ＧｅＯ２／ＳｉＯ２石英光纤中，１３１３ｎｍＮｄ：ＹＬＦ激光到７８０ｎｍ波长的频率上转换过程。Ｅｒ３＋离子在共振吸收两个光子后到４Ｆ９／２态，再经快速的无辐射转移到４Ｉ９／２态．形成７８０ｎｍ辐射。在连续锁模泵浦条件下．１３１３ｎｍ至７８０ｎｍ的转换效率比调Ｑ锁模条件下更高．而后者的峰值功率是前者的几百倍。     

宽带Te基掺Er光纤放大器饱和增益谱特性研究

对波分复用(WDM)系统中宽带Te基掺Er光纤放大器(EDTFA)饱和增益谱特性进行了理论研究,研究依据均匀加宽四能级模型下的速率方程组和光功率传输方程组,采用龙格一库塔法数值模拟。研究结果表明,在给定泵浦方式、泵浦功率和光纤长度的饱和工作状态下,多个信道同时输入时的EDT-FA增益谱依赖于输入的信道数和信道功率,且各个信道增益要低于相同输入功率下单个信道的增益,同时增益谱宽变窄,增益谱峰随饱和程度的加深向长波长方向偏移。     

适用于光纤放大器的Er3 -Yb3 共掺双包层光纤

研制出一种适用于光纤放大器的Er^3＋-Yb^3＋共掺双包层光纤（EYDCF），它在980nm和1530nm的吸收分别达到16．8dB／m和20．6dB／m，980nm吸收带半高宽达到200nm。在波长为980nm、泵浦功率为2w的条件下，可以得到28．8dBm（760mW）的输出，相比掺Er^3＋光纤（EDF），EYDCF的增益高，所需光纤长度短，所以非线性效应的发生得到抑制。     

泵浦功率变化对EYDFA自动增益控制影响的研究

针对EYDFA速率方程的非线性,提出一种迭代求解算法模型。基于环形腔反馈控制方案,采用该算法模型,分析了波分复用条件下,不同泵浦功率对EYDFA增益控制的影响。结果表明:随着泵浦功率的增加,信号增益的可控范围逐渐增大;当多个信道撤除时,随着泵浦功率的增加,增益漂移的峰值也逐渐增大。     

双包层铒镱共掺光纤放大器功率漂移及控制

基于速率方程的离散算法,分析了双包层Er3+/Yb3+光纤放大器增益动态的特性。研究了功率漂移与撤除信道数的关系及不同控制方式的控制效果。结果表明:信道撤除数量越多,放大器达到稳态的时间越长,功率漂移越大;泵浦控制方式下,泵浦功率的调整随撤除信道数的增加而增大,且抑制功率漂移的时间也随之增长;反馈控制方式下,功率漂移首先呈现振荡结构,抑制功率漂移的时间较短。     

Influence of Input Pulse Durations on Properties of Er^3＋/Yb^3＋ Co-doped DCFA

Based on propagation-rate equations, the influence of different input pulse durations on the properties of Er^3＋/Yb^3＋ co-doped double-clad fiber amplifier at dynamic equilibrium was analyzed. The change characteristic of output power sag with pulse duration and repetition rate was shown. Whether single or multichannel input pulses are amplified, the shorter the input pulse duration is, the smaller the power sags of output pulse will be. At low repetition rate, upper gain values（Gupper） of gain swing are almost the same for different input pulse durations, which tend to the small signal gain, but lower gain value（Glower） of short input pulse is larger than that of long input pulse. At highrepetition rate, lower gain value（Glower） approaches to upper gain value（Glower）.     

同步抽运锁模的掺镱光纤激光器

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术，就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制，实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率，在相应于二次谐波锁模，4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625kHz的二次谐波锁模脉冲序列，脉冲宽度小于20ns，约为抽运光宽度的1／40；平均输出功率2．34mw，能量转换效率约为5％。     

1053 nm掺Yb光纤放大器脉中放大实验研究

本文给出掺Ｙｂ光纤脉冲放大的实验结果,在一段长１８ｍ的Ｙｂ光纤中获得了超过２６ｄＢ的增益．利用１．０５３μｍ单模ＬＤ激光器作注入信号．重复频率为１ｋＨｚ,脉宽分别为１μｓ、２μｓ、５μｓ、１０μｓ．增益与泵浦功率等关系的实验结果表明增益对泵浦功率、光纤长度和信号功率敏感。当小信号放大时,输出脉冲不失真,表明该放大器可用于高脉冲能量激光的前置放大．     

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.     

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.     

激光二极管抽运掺Yb3+光纤放大器获得2.41W超短脉冲输出

对国产掺镱(Yb3 )双包层大模场面积光纤超短脉冲放大器进行了系统的实验研究。以自己搭建的脉冲宽度为2.3ps,重复频率为95MHz的全固态锁模激光器作为种子源,以976nm大功率光纤耦合激光二极管为抽运源,以1.6m国产掺Yb3 双包层大模场面积光纤为增益介质,在11.2W的入纤抽运功率下,将平均功率为100mW的脉冲种子光放大到平均功率2.41W,单脉冲能量达到了25nJ,放大后脉冲的宽度(时域宽度)和光谱都有所展宽。     

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。     

百皮秒激光脉冲的全光纤放大及应用

为了得到高单脉冲能量的百皮秒激光脉冲,采用自制的被动锁模掺镱光纤激光器获得了100ps的激光脉冲输出,在此基础上采用两级全光纤结构主振荡功率放大器进行功率放大,其中预放大级采用7m纤芯的双包层掺镱光纤做增益介质,得到平均功率160mW的稳定脉冲输出;主放大级采用20m纤芯的双包层掺镱光纤做增益介质,在抽运功率逐步增加到35.37W时,输出功率达到了16.60W,相应的单脉冲能量为1.63J,峰值功率为16.61kW。此外,主放大级输出的激光通过自制的模场转换器与光子晶体光纤(纤芯4.6m)成功熔接,得到了2.85W的白光超连续光谱,光谱波长覆盖了600nm~1700nm的检测范围。结果表明,此激光可用于超连续谱光源的产生。     

SLA增益谱波长分布和漂移对皮秒光脉冲的影响

在描述皮秒脉冲通过半导体光放大器(SLA)动态过程的理论模型中引入SLA增益谱的波长分布和漂移,数值计算了增益谱的波长分布和漂移对放大脉冲实时分布的影响。结果表明,具有相同分布、不同波长的输入脉冲经SLA后,输出脉冲的形状、峰值功率以及峰值出现的时间均不同;在不同的SLA增益下(即SLA在不同的偏置电流下),是否包含增益谱的波长分布和漂移对皮秒脉冲经SLA放大后的分布有显著影响。