有限元法模拟掺镱光纤放大器的脉冲放大特性

为了简单、快捷地模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性,采用有限元软件FEMLAB模拟掺Yb3+双包层光纤放大器的脉冲放大特性。用与快速傅里叶法模拟Yb3+光纤放大器脉冲放大特性相同的参量计算了在915nm前向抽运下,光纤放大器中的上能级粒子数,抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性,得到的与快速傅里叶法模拟的一致的粒子分布图等特征图,而且比快速傅里叶法得到更多和更准确的结果。结果表明,应用FEMLAB只需根据掺Yb3+光纤放大器的方程组,可以方便、快捷地确定参数进行数值模拟,对掺镱光纤放大器的系统设计和参量优化具有很好的参考价值。     

高效率纤芯同带抽运铒镱共掺光纤放大器

搭建了输出1535nm激光的铒镱共掺光纤放大器,通过注入1064nm信号光以抑制Yb离子波段处的放大自发辐射光,放大后的1535nm最大功率为3.2W。然后利用1535nm激光进行了1570nm种子光纤芯同带抽运铒镱共掺光纤放大实验,研究了在不同功率的抽运光时放大器的输出功率和光谱。当种子光功率为80mW,铒镱共掺光纤长度为5m,1535nm抽运光为2.1W时,放大器最大输出功率为1.22W,斜率效率为58.4%。同时进行了常规的976nm包层抽运1570nm种子光的对比实验。基于同一种子光和相同长度的增益光纤,常规抽运方式的斜率效率为23.7%。实验结果证明了同带抽运方式具有更高的转换效率。     

Er/Yb共掺光纤放大器前向放大自发辐射模型

提出了Er/Yb共掺的光纤放大器中,Yb离子仍然存在基态能级斯塔克(Stark)分裂的假设,考虑1060 nm波段辐射,利用速率方程和传输方程,结合Er/Yb共掺双包层光纤的吸收和发射系数谱,采用4阶龙格-库塔(Runge- Kutta)算法,建立了模拟Er/Yb共掺双包层光纤放大器放大自发辐射(ASE)光谱的理论模型。通过改变抽运功率和信号功率,对其前向放大自发辐射光谱特性进行了全面的分析。大信号入射时,改变抽运功率,只改变输出功率大小。输出光谱形状不变,而当信号功率足够小时,前向放大自发辐射光谱在1535 nm和1543 nm处会出现2个局部峰值,理论模拟与实验数据相符。     

光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率,采用两级混合结构的方法,用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大,并提高放大器的信噪比;双包层铒镱共掺光纤放大器为主放大器,其双包层结构可以把更多的多模抽运光耦合进系统。对铒镱共掺光纤的最佳长度做了理论分析和实验验证,在信号光功率为10mW、掺铒光纤放大器的抽运功率为318.58mW、双包层铒镱共掺光纤放大器的抽运功率为11.71W、增益光纤长度为14m时,输出功率取得了2.11W的实验数据。在分析输出信号光谱时发现,L波段附近有放大自发辐射谱出现,这是选择的增益光纤过长导致的。结果表明,在光功率和信号光功率一定时,光纤放大器有一个最佳的光纤长度。这一结果对研究光纤放大器的高功率输出是有帮助的。     

掺镨光纤放大器激励效率的理论分析

对１．３μｍ掺镨光纤放大器的有效激励工作情况进行了理论分析，给出了不同的激励波长，工作模式和单，双向两种激励方式情况下放大器增益的计算结果。     

基于掺镱双包层光纤的百瓦级全光纤结构宽带超荧光光源

构建了基于掺镱双包层光纤的超荧光种子源和放大器,实现了稳定运转的全光纤结构宽带超荧光光源,种子源经一级单程放大,获得百瓦级功率超荧光输出。该超荧光光源在高功率状态下无自脉冲、弛豫振荡、纵模起振。超荧光种子源中心波长1050nm,半峰全宽(FWHM)21nm,最大输出功率3W。放大级超荧光最高输出功率102W,斜率效率70%,FWHM 20.5nm。     

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.     

高功率双包层掺镱光纤放大器

为满足高功率激光系统末级功率提升的要求,研制了高功率光纤放大器,它采用双包层掺Yb3＋光纤作为增益介质,利用泵浦合束器进行泵浦的级联放大。通过有效的热管理及输出稳定技术,对于大信号1053nm波长的输入光,该光纤放大器的增益大于22dB;采用增益均衡技术,20nm带宽范围内增益平坦度小于2dB。     

L-带掺铒光纤放大器的研究与进展

通过理论计算，比较了C－带掺铒光纤放大器和L－带掺铒光纤放大器的增益特性，并较为全面地阐述了近几年来国内外对L－带掺铒光纤放大器的研究情况。通过对L－带掺铒光纤放大器工作原理的分析，总结出新的设计思路与方案，提出了一些新的研究点。     

掺铒光纤放大器（EDFA）简化模型

从掺铒光纤放大器的能级速率方程和光传输方程出发，得到一个简单的表达式，可用来计算放大器的增益、噪声系数等。在放大器的非饱和范围内，计算结果和实验结果十分一致。     

高功率单频主振荡光纤功率放大器研究进展

高功率单频主振荡光纤功率放大器在相干合束、引力波传感器、自由空间光通信、测距、激光雷达、非线性频率转换等有广泛应用。综述了高功率单频主振荡光纤功率放大器的国内外研究进展,分析了高功率单频光纤放大器关键技术,如种子激光源、受激布里渊散射与放大自发辐射噪声的抑制技术,指出了千瓦量级的主振荡光纤功率放大器未来的研究方向。     

大型KrF放大器中的放大自发辐射

设计了大型ＫｒＦ准分子激光器放大自发辐射的三维和准三维计算程序，比较了两种方法的差别。通过对不同纵横比、增益吸收比及注入光强条件下，放大自发辐射（ＡＳＥ）及提取效率的计算，明确了影响提取效率的主要因素．当注入强度为０．１饱和光强时，其噪信比（ＡＳＥ强度与相干光输出强度比）约为５％。     

掺镱双包层光纤放大器的放大特性

从掺镱(Yb)光纤放大器的功率传输方程出发,利用有限差分法对小模场面积(SMA)和大模场面积(LMA)掺镱双包层光纤放大器的放大特性进行了分析比较.采用模场直径(MFD)6.5μm和20μm的双包层掺镱光纤作为放大器增益介质进行窄线宽连续信号的放大,在915 nm激光抽运下模拟计算了大、小模场面积输出功率随输入信号功率、抽运光功率和光纤长度的变化特性,特别是对于大模场面积光纤放大器,最优光纤长度的选择至关重要;讨论了模场直径不同时的最优抽运功率和光纤长度的选择,得出4 m光纤放大时的临界抽运功率为4 W,理论与实验结果基本一致.为实际应用中根据信号光、抽运光、增益和模式等要求而选择光纤长度和类型等优化设计提供了理论依据.     

单级结构C+L波段掺铒光纤宽带光源

报道了利用双向抽运单级掺铒光纤结构研制的高效率C L波段放大自发辐射(ASE)宽带光源。实验表明,该结构在一定的掺铒光纤长度范围内,均可通过调节前后向抽运功率来获得带宽达80 nm(1525~1605 nm)光谱平坦的C L波段宽带光源。光源的抽运转换效率与掺铒光纤长度、前后向抽运功率分配有关。选择所需的最短掺铒光纤长度制作光源,既可以节省光纤,降低成本,还可以提高抽运转换效率。利用该光源结构获得了输出功率为13.5 dBm,抽运转换效率达23.2%的高效率C L波段放大自发辐射宽带光源。     

基于半导体光放大器的可调谐环形腔激光器的激光建立过程

基于半导体光放大器(SOA)的环形腔激光器可实现高达兆赫兹的高速调谐,在光纤通信和光纤传感领域有广泛应用。采用稳态模型和分段算法研究SOA自发辐射特性,并基于此分别讨论了使用高斯型滤波器和法布里-珀罗(F-P)滤波器的两种可调谐环形腔激光器,研究了激光建立过程的特性,包括输出光谱和输出光功率随绕行圈数的变化,讨论了波长调谐的速度。结果表明,F-P滤波器的环形腔可以更快建立激光振荡,便于实际高速调谐应用。     

980nm波段连续光纤激光器的研究进展

980nm波段掺镱光纤激光器在高亮度抽运源和蓝绿光源方面具有广泛的应用前景。首先介绍了980nm波段连续光纤激光器的研究价值、研究难点。然后,介绍了国内外研究机构在980nm波段连续光纤激光器和放大器方面的研究进展和存在的问题。最后对980nm波段连续光纤激光器和放大器未来发展方向进行探讨。