掺钕光纤放大器非线性折射率的分析

利用描述光纤放大器非线性折射率的公式．通过数值模拟的方法模拟了输入信号功率、抽运功率、信号波长以及增益效应和克尔效应等变量对掺钕光纤放大器非线性折射率的影响，结果表明无论是增加抽运光功率或信号光功率，当信号光的波长小于1064nm时．掺钕光纤放大器的非线性折射率的数值在此波段附近所对应的值为正值，大于此值所对应的值为负值；抽运功率较小时增益效应对非线性折射率的影响较大，而抽运功率较大时克尔效应对非线性折射率的影响较大，这主要是增益饱和所导致的结果；当信号光频率一定时，随抽运功率的增加非线性折射率逐渐增加并达到饱和。     

高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器的理论研究

基于速率方程理论对低重复频率高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器(EYDFA)进行了理论研究。通过采用有限差分法对理论模型的求解,系统分析了在放大自发辐射(ASE)受限情况下,抽运脉冲峰值功率、抽运脉宽、信号时延对放大器性能的影响。结果表明,在将ASE控制在合理范围的情况下,抽运脉冲存在一个最佳的抽运脉冲宽度,信号脉冲相对抽运脉冲的时延对输出峰值功率和脉冲能量有非常重要的影响。而且对给定的增益介质,抽运脉冲峰值功率也并非越高越好,而是存在一个最佳值。该研究结果对高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器的实验研究具有指导意义。     

双向抽运拉曼光纤放大器抽运光功率分配对开关增益的影响

利用打靶法对单波长双向抽运拉曼光纤放大器的开关增益问题进行了数值仿真研究，结果表明，在小信号的情况下，只要抽运光的总功率不变，信号光的开关增益几乎与正反向抽运光功率的分配比例无关，此结果和小信号情况下的解析解结论一致。当信号光功率增大到对抽运光的消耗不能忽略时，其开关增益随着正向抽运光功率百分比的增大而略有增大。另外，也给出了几种不同输入信号入纤光功率、不同正反向抽运光功率分配情况下的信号光、正反向抽运光和总光功率沿光纤长度的分布。     

抽运功率配置对双向拉曼放大器功率转换效率的影响

为了对分布式双向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,在不同的抽运功率配置条件下,采用打靶法和龙格库塔法相结合的数值算法,由耦合方程出发,详细分析不同物理因素对双向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的影响,包括增益、增益饱和、初始信号光功率以及总的抽运功率。结果表明:信号较小、总的抽运功率较小时,抽运功率配置对双向抽运光纤拉曼放大器效率的影响较小。信号较大、总的抽运功率较大时,抽运功率配置对双向抽运光纤拉曼放大器效率的影响显著;双向抽运FRA的功率转换效率随着同向抽运功率占抽运总功率百分比的增加而增加。所得结论有新的进展,对双向抽运光纤拉曼放大器和光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究有重要参考意义。     

前、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性分析

为了研究前向、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性,在受激喇曼散射功率耦合方程组的基础上,采用龙格-库塔法结合打靶法分别计算了前、后向抽运功率、信号功率沿光纤的演化过程,并给出了抽运功率和信号功率的计算结果。结果表明,前向抽运系统中信号开始被放大,在最大处开始快速减小。低频抽运光的功率开始被放大的原因是由于抽运光之间的非线性相互作用引起的。后向抽运时信号开始被缓慢减小,然后在距离光纤末端处快速增加。这为以后喇曼光纤放大器的设计提供了重要的参考。     

前、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性分析

为了研究前向、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性,在受激喇曼散射功率耦合方程组的基础上,采用龙格-库塔法结合打靶法分别计算了前、后向抽运功率、信号功率沿光纤的演化过程,并给出了抽运功率和信号功率的计算结果.结果表明,前向抽运系统中信号开始被放大,在最大处开始快速减小.低频抽运光的功率开始被放大的原因是由于抽运光之间的非线性相互作用引起的.后向抽运时信号开始被缓慢减小,然后在距离光纤末端处快速增加.这为以后喇曼光纤放大器的设计提供了重要的参考.     

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。     

980 nm抽运时掺铒光纤放大器中的上转换发光效应研究

采用980nm抽运的掺铒光纤放大器（EDFA）中存在上转换发光效应。能级分析和光谱扫描结果表明上转换辐射光为绿色荧光。波长为538nm和514nm，其产生机理为铒离子的激发态吸收效应（ESA）。从理论和实验两方面分析了抽运功率和信号功率这两个放大参量对上转换绿色荧光的影响，结果表明，存在一个特殊抽运功率值，当抽运功率小于该值时，上转换绿色荧光的抽运效率随抽运功率的增加而快速增大；抽运功率大于该值时，上转换绿色荧光的抽运效率变化缓慢，基本保持稳定。掺铒光纤放大器工作在线性放大状态下，输入信号的有无和功率大小对绿色荧光影响很小；掺铒光纤放大器工作在饱和状态下，绿色荧光功率随输入信号功率增加而增加。     

Cr4+:YAG小信号透射率对被动调Q激光脉冲的影响

根据被动调 Q 速率方程,研究了Cr4 :YAG 小信号透射率与腔内透镜反射率对输出激光的峰值功率、脉冲宽度和重复频率的影响.结合实验,给出了在被动调 Q 激光器设计中,一定抽运功率下,如何选择不同小信号透射率的可饱和吸收体与腔镜反射率,来满足输出激光脉冲在峰值功率、脉冲宽度和重复频率三方面的要求.     

反向抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益的数值计算

基于反向抽运方式的光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统研究了单抽运多信号传输的FRA系统中各因素——光纤偏振模色散(PMD)、抽运光输入功率、抽运光波长、信号光输入功率、光纤长度及光纤损耗系数等对由抽运-信号拉曼相互作用所产生的偏振相关增益(PDG)的影响;比较了单抽运多信号FRA系统与单抽运单信号FRA系统中由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的大小;总结了各参数对降低由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的效果。研究结果表明,单抽运多信号FRA系统中的PDG主要由抽运-信号拉曼相互作用产生,并且光纤的PMD值和抽运光功率对PDG的影响较明显。     

间隔双倍频移的可调谐多波长布里渊/铒光纤激光器

设计了一种结构简单的波长间隔双倍布里渊频移的可调谐多波长布里渊/铒光纤激光器。利用一个3 dB耦合器形成复合环形腔结构,使奇数阶斯托克斯信号被局限在一个腔内循环,仅有初始布里渊抽运信号和偶数阶的斯托克斯信号能够耦合输出,实现了波长间隔双倍布里渊频移的多波长输出。分析了不同布里渊抽运功率、不同980 nm抽运功率下激光器的输出特性。在布里渊抽运信号功率10 dBm,980 nm抽运功率110 mW的情况下,激光器在1555~1565 nm范围内获得了波长间隔0.176 nm的6个波长输出。     

双抽运光参量放大的增益特性

在相同条件下(如抽运光功率、信号光功率等),与单抽运相比,双抽运光参量放大(OPA)的增益大,增益带宽宽.由于信号光的增益特性与参量增益系数直接相关,因此,在建立高非线性光纤(HNLF)光参量放大的理论模型的基础上,对相位匹配条件、参量增益以及信号光饱和增益的特性进行了分析讨论,采用有限差分法,对增益饱和的特性进行了模拟.结果表明,参量增益和光纤参数、输入抽运光以及信号光的波长、功率有关,而信号光的饱和增益和输入抽运功率有关.     

抽运功率配置对双向喇曼放大器性能的影响

为了研究抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响,基于已有的耦合方程,采用数值仿真方法,分析了不同抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率的影响。结果表明,双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率特性均介于同向和反向抽运光纤喇曼放大器之间,并且随着同向抽运功率在抽运总功率中所占比例的升高,增益、增益饱和功率和抽运功率转换效率的数值增加;大信号、抽运功率较大时,抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响显著。这对双向抽运光纤喇曼放大器和光纤激光研究具有一定的参考价值。     

双频微片激光器的功率均衡机制实验研究

为了研究双频Nd:YVO₄微片激光器的功率均衡机制,利用实验研究分析了微片激光器的抽运电流、工作温度和谐振波长等参量之间关系。不断增大双频激光器抽运电流,通过降低晶体温度不断重新实现双频激光功率的均衡,最终获得了不同抽运电流下的双频激光器的功率均衡温度,以及双频功率积与抽运电流的关系数据。结果表明,双频激光信号功率均衡温度与抽运电流呈分段负相关,双频功率积与抽运电流呈正相关。此结果说明通过改变抽运电流和温控温度可以实现功率可调的功率均衡的双频激光信号输出。     

光纤无线通信系统中用高非线性光纤实现全光频率上转换

研究了一种基于高非线件光纤(HNLF)中交叉相位调制效应的全光频率上转换射频耦合到光纤无线通信(ROF)系统.数值计算结果表明,由于交叉相化调制引起的调制不稳定性.波长1.54μm,重复频率为40 GHz的抽运光可使波长为1.56μm,载有速率为2.5 Gbit/s的非归零码作为下行链路数据的弱信号光光波分裂,产生与载波距离为40 GHz且与载波相干的两个一阶调制边带,抽运光脉宽、抽运光功率和光纤长度对载波与边带功率差有较大影响.仿真实验结果证实了以上原理,速率为2.5 Gbit/s的数据信号在高非线性光纤中被上转换到40 GHz毫米波上.信号光功牢为0 dBm时,得到的优化光纤长度为600 m,抽运光功率为17 dBm.     

高功率Er/Yb共掺光纤脉冲放大器中ASE的影响分析

为了研究自发辐射对高功率铒镱共掺脉冲光纤放大器性能的影响,在速率方程理论的基础上,采用有限差分法对理论模型进行了数值求解。对不同抽运、信号和光纤参量配置情况下,自发辐射对放大器性能的影响进行了模拟分析。结果表明,由于自发辐射自饱和的限制,在其它条件相同的情况下,为了得到最高的单脉冲能量和峰值功率,放大器输入信号存在一个最佳的重复频率,且该最佳重复频率与抽运功率成正比与脉冲宽度成反比。研究结果对高功率铒镱共掺光纤脉冲放大器的设计和实验研究有重要指导意义。     

两级串级拉曼放大器

分布式拉曼放大器利用传输光纤作为增益介质可以边传输边放大,有效地提高系统性能.传统的分布式拉曼放大器通常是把频差落在拉曼峰值附近的信号光和抽运光同时注入光纤中,使信号光在抽运光的一级Stokes波位置被放大.但是拉曼放大阈值一般很高,通常需要抽运光功率达到瓦量级.根据受激拉曼散射的频移规律,K.C.Byron提出一种两级的串级拉曼放大器结构,就是使信号光在抽运光二级Stokes波的位置被放大,同时在一级Stokes波的位置注入一小的功率,就可以获得较大的增益,从而有效的降低直接抽运光的功率. K.C.Byron使用的是信号光和两个抽运光同向传输的抽运方式.本文分析了基于这种串级拉曼放大思想的另外两种抽运方式,并对三种抽运方式作了比较,通过使用四阶龙格-库塔方法,求出了信号光和抽运光的耦合方程的数值解,模拟了相同入射功率下,不同抽运方式下信号光在长80 km的通信光纤中的放大特性.同时求出了获得相同增益各自所需的功率.(PB1)     

声光调Q内腔式Nd:YAG/RTP级联拉曼激光特性

报道了基于磷酸钛氧铷（RTP）晶体的内腔式级联拉曼激光输出特性。采用半导体激光端面抽运声光调Q Nd:YAG晶体产生的1 064 nm激光作为基频光,尺寸为4420 mm3、沿x轴切割的RTP晶体作为拉曼增益介质。分别对X（ZZ）X和X（YY）X几何配置的RTP拉曼激光系统进行实验研究。X（YY）X几何配置的拉曼增益相对较低,导致腔内不同非线性频率变换过程的竞争,只测量到对应光参量振荡激光的输出。在X（ZZ）X几何配置下成功获得了271 cm-1和687 cm-1两个拉曼频移共同参与级联拉曼激光输出。高阶Stokes光随着抽运功率的增加而依次出现。在10 W入射抽运功率和15 kHz脉冲重复频率下,获得了总平均输出功率480 mW,转化效率4.8%的多波长激光输出。波长涵盖了1 000~1 200 nm之间各阶Stokes光。     

Er/Yb共掺双包层光纤放大器的自激振荡

基于自行设计并搭建的Er/Yb共掺双包层光纤放大器,实验研究了自激振荡与抽运光和信号光功率之间的关系。结果表明:随着抽运光功率的增大,自激振荡也逐渐加强,并趋于饱和;在抽运光一定的情况下,增加入射信号光功率可以有效抑制放大器的自激振荡;当端面缺陷引起的光反射不可避免时,可以通过调整信号光或抽运光功率使其匹配来消除自激振荡,优化系统性能。     

光纤拉曼放大器中级联的前向受激布里渊散射

研究了前向抽运和背向抽运方式下S波段分布式光纤拉曼放大器(FRA)中级联的受激布里渊散射(SBS)现象。用窄光谱带宽(<100MHz)的可调谐LD作为信号源,通过S波段分布式FRA,当被放大的信号功率超过单模光纤SBS的阈值时,出现了前向SBS。随着FRA抽运功率的提高,在斯托克斯区,出现了级联的SBS线,信号的功率转换为SBS功率,在实验中观测到偶数阶的SBS谱线功率大于奇数阶的Brillouin Rayleigh散射线。当进一步增加FRA的抽运功率,其增益下,噪声变大,SBS的串扰破坏了FRA特性,使其无法在密集波分复用(DWDM)光纤传输系统中使用,因此需要严格地控制入纤的信号功率和FRA抽运功率。在实验中还观测到在FRA中被放大的信号光和SBS线两侧的伴线。