红外纳秒激光脉冲在光纤中传输特性研究

为了提高激光时间波形测量系统的抗干扰能力,建立了激光脉冲在光纤中的传输物理模型,分析了纳秒脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲传输特性的因素进行了系统评价.采用空气与光纤传输进行比对的方法,实验测试了激光脉冲经过不同长度的单模和多模光纤传输后的脉冲波形,得到脉冲展宽在允许的测量误差范围内所需的阈值条件.结果表明,该研究对神光-Ⅲ主机激光脉冲时间波形测量的设计具有重要的意义.     

紫外激光脉冲的光纤传输特性研究

为了满足大型激光系统对紫外激光脉冲时间波形测量要求,采用紫外单模光纤进行传输取样的方法,理论分析了紫外脉冲在光纤中的线性传输特性,对影响脉冲波形测量的因素进行系统评价;并测试了紫外激光脉冲经过单模纯石英光纤传输后的脉冲波形。结果表明,对于纳秒、亚纳秒量级的紫外激光脉冲,单模紫外光纤是一种较好的传输介质;考虑到光纤损耗及探测器灵敏度限制,紫外光纤不宜作长距离传输。研究结果对高功率激光装置紫外光脉冲时间波形测量提供了理论和实验依据。     

神光Ⅲ原型装置红外脉冲波形测量系统的研制

为了提高神光Ⅲ原型装置激光脉冲波形测量的稳定性、可靠性、经济性,对原有测量系统进行了改造。整个系统由取样与光纤耦合单元、光纤传输单元、光纤合束与光电转换单元、数据采集单元构成,采用近场耦合光纤取样、时分复用的光纤传输技术,利用一台示波器和光电转换器实现了神光Ⅲ原型装置的预放、主放16束激光脉冲时间波形的测试,提高了系统的运行效率和运行成本。     

神光-Ⅲ原型装置多路激光近红外时间波形测量系统

为了解决大型高功率激光装置激光脉冲宽度窄、光束口径大、路束多,以及输出光束远场漂移量大等特点导致的激光脉冲时间波形难以准确测量的难题,研制了多路激光近红外时间波形测量系统。该系统使用光束匀滑进行光纤耦合取样的方法,采用时分复用的光纤传输技术,实现了神光-Ⅲ原型装置8路纳秒激光脉冲时间波形的测试。结果表明,通过对2008年度原型装置时间波形的测量数据分析,该测量系统的测量相对扩展不确定度小于2.5%,提高了系统的抗干扰能力和可靠性,同时也降低了激光装置参量诊断系统的建造成本。     

神光-Ⅲ原型装置多路激光近红外时间波形测量系统

为了解决大型高功率激光装置激光脉冲宽度窄、光束口径大、路束多,以及输出光束远场漂移量大等特点导致的激光脉冲时间波形难以准确测量的难题,研制了多路激光近红外时间波形测量系统.该系统使用光束匀滑进行光纤耦合取样的方法,采用时分复用的光纤传输技术,实现了神光-Ⅲ原型装置8路纳秒激光脉冲时间波形的测试.结果表明,通过对2008年度原型装置时间波形的测量数据分析,该测量系统的测量相对扩展不确定度小于2.5%,提高了系统的抗干扰能力和可靠性,同时也降低了激光装置参量诊断系统的建造成本.     

多路红外激光脉冲波形测量技术

介绍了一种用于高功率大型激光装置的多路红外激光脉冲波形测量原理和系统构成.整个测量系统由取样与光纤耦合单元、光纤传输单元、光纤合束与光电转换单元、数据采集单元构成,针对多路合束导致测量系统存在取样稳定性难题采用望远缩束、成像相结合的光纤耦合方法解决了光束的角漂问题,并对脉冲测试的影响因素进行了系统评价.实验结果表明,利...     

高功率装置紫外脉冲的光纤取样技术研究

针对高功率激光装置激光束数多、脉冲短、角漂移大等问题,在紫外光时间脉冲波形测试中采用成像光纤耦合取样技术,理论设计并制作透镜成像的耦合取样系统,实验测试该系统对时间脉冲波形测试产生影响。实验结果表明,取样系统耦合角度范围大于±1’、对光束平移量在±2mm范围能够不失真的探测时间波形,脉冲幅度起伏变化在2倍,时间脉冲波形测试畸变量在20ps内。该技术有效地解决了时间脉冲波形测试中稳定耦合问题,保证了测量系统的可靠性。     

基于光子晶体光纤的光脉冲压缩研究

脉冲压缩是近年来光子晶体光纤中一个新的应用领域,在光通信系统中,利用具有高非线性系数和较大负色散值的光子晶体光纤进行脉冲压缩,将降低传输时间,提高传输速率。本文从非线性薛定谔方程组入手,深入探讨光子晶体光纤特性对脉冲压缩的影响,并运用皮秒脉冲在光子晶体光纤中的传输情况,结合示意图,进行光子晶体光纤中啁啾皮秒脉冲压缩的研究,分析压缩因子、品质因子、脉冲峰值功率等因素对提高脉冲压缩质量的影响。     

调QNd：YAGE脉冲激光：光纤耦合与传输特性的研究

研究了调ＱＮｄ：ＹＡＧ脉冲激光－光纤耦合效率与传输特性，测量了激光损伤阈值，研究了入射激光束参数对激光损伤阈值和耦合效率的影响，在此基础上设计了耦合光学系统，对１０ｎｓ的激光脉冲，从光纤输出的激光脉冲的能量密度达１２Ｊ／ｃｍ＾２，对准静态Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光，从光纤输出的激光脉冲的能量达３．５Ｊ可以满足激光刻字和激光焊接的要求。     

高斯-谢尔脉冲在单模光纤中的传输特性研究

为了研究高斯-谢尔模型(GSM)脉冲在单模光纤中的传输特性, 采用相干函数传播分析法推导出GSM脉冲经单模光纤传输后输出脉冲的时间相干函数解析表达式, 在此基础上分析脉冲宽度、相干时间和功率谱等特征量的变化, 并推导出在远端条件下单模光纤的时域广义范西特-泽尼克定理。结果表明, GSM脉冲在单模光纤中的传输存在功率谱和全局相干度两个守恒量, 且二者是一致的。该研究结果对激光传输领域具有一定的理论和现实意义。     

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。     

Degenerate-cross-phase modulation of femtosecond laser pulses in a birefringent single-mode optical fiber

Degenerate-cross-phase modulation has been observed for femtosecond laser pulses propagating through a short birefringent single-mode optical fiber. The difference in the spectral broadening of the two output polarization components of a single laser pulse was attributed to the combination of self-phase modulation and degenerate-cross-phase modulation processes in the optical fiber. Theoretical simulations based on the solutions of the two coupled nonlinear Schrodinger equations are in good agreement with the measured results.     

超高斯光脉冲在单模光纤中的传输特性

从光脉冲在光纤中传输演变所满足的基本方程出发,研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性。数值模拟的结果表明,超高斯光脉冲入射后脉冲波形、瞬时啁啾以及峰值强度的演变规律与高斯脉冲入射时不同,脉冲波形不再总保持单峰结构,通常将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程;从脉冲的前沿到后沿,瞬时啁啾也不再为线性,而是具有多个极值;峰值强度随传输距离的变化趋势也不再为单调递减,而是先增加后减小。这些变化规律还与入射超高斯脉冲的边沿陡峭程度和初始频率啁啾有关。     

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.     

基于增益开关LD的高功率脉冲光纤激光器研究

进行了采用1064 nm增益开关LD全光纤高功率光纤放大的实验研究。采用三级级联光纤放大的方式,第一级放大为单包层光纤放大,第二、三级放大为双包层光纤放大。在第三级放大最大泵浦注入功率为45.2 W时,获得了25.3 W的脉冲激光输出,脉冲宽度223 ps,三级放大的光-光效率为55.9%。若后续进一步增大泵浦功率,则有望实现更高功率输出。     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中传输的演化行为

本文从激光脉冲在单模光纤中传输所满足的非线性薛定谔方程出发,通过分步傅里叶变换方法,数值研究了超高斯啁啾光脉冲在单模光纤中脉冲形状的演化.研究表明,超高斯脉冲在单模光纤中传输将经历一个从近平顶、多峰、最后到单峰的演变过程,且高阶色散将引起脉冲形状发生畸变;在GVD和SPM效应的共同作用下,无啁啾的超高斯脉冲在特定条件下将出现孤子演变,具有正啁啾的超高斯脉冲在传输的初始阶段,脉冲形状的变化非常剧烈,而由于负初始啁啾减弱了非线性与色散效应引起的频率啁啾,所以其脉冲波形的变化平缓一些.研究表明,SPM产生的啁啾对入射脉冲的初始啁啾有一定的补偿作用.     

Transmission of a Gaussian pulse in single-mode fiber systems

A formula for the calculation of the transmitted pulse shape through single-mode fiber systems has been derived by using the linear superposition method. It is then applied to the transmission of a Gaussian pulse in the systems with monochromatic, single-mode, and multilongitudinal-mode laser sources. Numerical results are obtained for the various envelopes of multilongitudinal laser spectra. Applicability of the theory to the power spectra of any shape, effects of side modes of a single-mode laser on pulse transmission, and the possibility of developing a technique for obtaining the chromatic dispersion of a fiber are pointed out.     

短脉冲在色散平坦光纤中传输前后波形、相位和啁啾测量的实验研究

二次谐波频率分辨光学门(SHG-FROG)是能够准确测量短脉冲多项特性参量的新技术。利用二次谐波频率分辨光学门脉冲分析仪对在色散平坦光纤中传输前后的短脉冲进行了测量,得到了待测光脉冲的频率分辨光学门(FROG)图、自相关曲线、自相关频谱曲线、波形和相位曲线以及脉宽、谱宽、啁啾等反映短脉冲特性的信息,对实验结果进行了分析,并与高斯脉冲在单模光纤中的线性传输理论进行了比较。结果表明,激光器输出的短脉冲是具有负线性啁啾的近变换极限高斯脉冲,经过12.7 km色散平坦光纤传输后仍然为具有负线性啁啾的高斯脉冲,其谱宽在传输过程中基本保持不变,脉宽展宽了3.1倍,啁啾增大了4倍。实验测量结果和理论预期一致。