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。     

同向与反向抽运光纤喇曼放大器的阈值比较

为分析同向抽运与反向抽运光纤喇曼放大器的阈值特性,基于已有的耦合微分方程,采用龙格库塔算法和打靶算法,数值模拟同向抽运和反向抽运光纤喇曼放大器中信号光功率沿光纤的演变过程,在此基础上根据实际情况推导出同向与反向抽运光纤喇曼放大器的阈值公式,这些公式比文献中的阈值公式更全面。然后,详细分析各个参数对同向抽运和反向抽运光纤喇曼放大器阈值特性的影响,并且对两种抽运方式的阈值进行比较,结果表明,各参量对同向和反向抽运FRA的阈值影响有相同的地方,也有不同的地方。相同参数时,反向抽运光纤喇曼放大器的阈值都大于同向抽运光纤喇曼放大器的值。结论对于光纤喇曼放大器的优化设计和实验有指导作用,为进一步的研究提供有益的参考。     

反向多抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法系统研究了反向多抽运FRA中的偏振相关增益(PDG),其中包括FRA系统中由所有光波拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运-抽运拉曼相互作用所产生的PDG以及由信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明,相比于单抽运FRA系统,多抽运FRA系统不仅可以获得较平坦的拉曼增益谱而且可以使整个增益带宽内的PDG较均匀。此研究不仅可以有效地估计反向多抽运FRA系统中分别由抽运-信号、抽运-抽运、信号-信号之间拉曼相互作用所产生的PDG,而且对有效降低FRA系统中的PDG提供重要的参考价值。     

高功率光纤激光器喇曼效应的数值分析

为了研究掺镱双包层高功率光纤激光器的结构参量对喇曼效应的影响,利用数值模拟方法求解有关抽运光、激光和斯托克斯波的稳态速率方程组,得到了激光和斯托克斯波在光纤轴向的分布特性,以及喇曼阈值抽运功率与光纤激光器结构参量的关系.结果表明,当光纤激光器采用大模面积、短腔长、小斯托克斯波辐射截面和长激光波长的结构参量时,能显著提高喇曼阈值抽运功率,降低喇曼效应.     

同向抽运喇曼放大器功率转换效率的数值分析

为了对同向抽运光纤喇曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格-库塔算法的数值模拟方法,详细分析了所有物理因素对同向抽运光纤喇曼放大器功率转换效率的影响. 结果表明,功率转换效率先随着光纤长度的增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;并且功率转换效率也随着初始信号光功率、光纤喇曼增益系数、信号光损耗系数的增加而增加,但随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比的增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系. 这对同向抽运光纤喇曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤喇曼放大器的相关研究有一定参考意义.     

基于双向二级喇曼抽运的偏振控制研究

为了发展具有实用价值的受激喇曼全光偏振控制方法,根据光纤中受激喇曼散射矢量理论和光纤随机双折射效应设计了基于双向二级喇曼抽运的全光偏振控制方案,构建了偏振吸引理论模型,采用严格数值迭代算法对该偏振控制方案进行了仿真分析,并完成了偏振控制方案最佳工作性能的优化设计。结果表明,当信号光波长为1550nm、功率为0.1mW、一级抽运光和二级抽运光的功率分别为1W和4W、其偏振态都为（0,1,0）、光纤长度为3km时,信号光偏振度可达0.85以上,且信号光强度波动低于35%。该方案有效降低了作用光波功率、减弱了信号光输出强度噪声,并提高了信号光输出偏振度。     

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.     

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。     

正向抽运喇曼光纤放大器开关增益数值计算研究

采用数值计算的方法,对影响正向抽运喇曼光纤放大器(RFA)开关增益的几个因素——喇曼增益系数、抽运光功率、光纤长度、光纤损耗、有效纤芯面积等参数与正向抽运喇曼光纤放大器开关增益的关系进行了分析研究,并把数值分析的结果和小信号的解析结果进行了比较,然后在此基础上提出了有效提高正向抽运喇曼光纤放大器开关增益的几种方法。     

多泵浦喇曼放大器简化模型设计及泵浦优化

对多泵浦光纤喇曼放大器(FRA)功率传输方程进行了合理简化,得到密集波分复用系统(DWDM)信号合成喇曼增益的数学模型,分析了受激喇曼散射(SRS)对信号喇曼增益的影响。并在该简化模型基础上介绍了一种对泵浦波长分布和输入功率进行优化计算的方法,实现了超宽带平坦的喇曼增益谱,为多泵浦FRA在DWDM系统中的应用提供了有价值的参考。     

斜入射泵浦拉曼放大特性的研究

本文引入了“光强平均”概念，分析了斜入射泵浦方式实现大功率拉曼放大的机理。与同轴泵浦相比斜入射泵浦更有利于实现泵浦光的光强平均和短脉宽种子光对泵浦光的能量提取。并给出斜泵浦拉曼放大下气压和角度参量的实验结果。     

多泵浦拉曼放大器增益特性的仿真与分析

合理简化了多泵浦光纤拉曼放大器功率传输方程,利用多步平均功率法进行数值计算得到了密集波分复用系统信号的合成拉曼增益。借助该简化模型研究了多泵浦光源的个数、输入功率和波长分布对信号拉曼增益的影响,简单分析了实现超宽带平坦拉曼增益的多泵浦波配置原则,为多泵浦光纤拉曼放大器在密集波分复用系统中的应用提供了有价值的参考。     

纳米碳管模板法制取的GaP纳米棒拉曼光谱研究

报道了用纳米碳管模板法制备的GaP纳米棒的拉曼光谱特征，观测到声子限制效应引起的GaP纳米棒TO和LO模的红移，红移量一般在2－10cm^-1之间，与所测到的纳米棒的尺寸有关，在偏振特性研究中，发现GaP纳米棒的偏振特性不能用单根纳米棒的选择定则来解释，而与测量光斑内多根纳米棒的无序取向有关，无序程度越高，偏振特性的方向性越弱，当激发光功率增加时，GaP纳米棒的TO和LO模的频率显著减少，表明纳米棒中的激光加热效应比体材料中强很多，而且GaP纳米棒的拉曼散射强度随激发光功率的增加先饱和，然后减小，表明在强激发功率下GaP纳米棒中的缺陷会迅速增加。     

光纤喇曼放大器中泵浦噪声的研究

在对后向泵浦光纤喇曼放大器的泵浦实行强度调制的情况下,通过数值仿真研究了泵浦噪声对高速波分复用系统性能的影响.研究结果表明,相对于低频泵浦噪声,高频泵浦噪声对系统性能的影响更大一些,并且泵浦的损耗和波动可以使信道间隔大的系统性能进一步恶化.     

高功率同轴抽运宽带拉曼放大

研究了在宽带条件下非聚焦的同轴拉曼放大 ,采用CH4 作为放大拉曼介质 ,抽运源为 2 48nm的高功率KrF准分子激光系统 ,最高抽运能量为 1 5J。给出了拉曼链一级放大器的级增益随小信号增益系数及放大器气压的变化。最后讨论了限制同轴宽带抽运拉曼放大的因素。     

应用于拉曼泵浦的高功率激光器

光纤拉曼放大器由于优良的特性成为未来宽带光纤网络的重要组成部分,而拉曼放大器实用化的关键就是可靠的高功率泵浦源,如何获得具有合适波长的泵浦源是研究的热点。本文介绍了国外这方面近年来的研究进展和设计方案,总结出了拉曼泵浦的发展方向。     

多波长抽运光纤拉曼放大器的增益平坦研究

对多波长抽运增益平坦拉曼光纤放大器设计中需考虑的重要问题进行分析,包括光纤类型差异和掺杂浓度对拉曼增益系数的影响等,并通过数值计算得到了不同波长抽运光随光纤长度的演变情况,进而给出了多波长抽运情况下抽运波长的选择方法,估算了抽运光的所需能量。     

时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中光的干涉

时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中的泵浦光和探测光采用同一波长,可以很大程度上降低成像系统对光源的要求.采用振幅矢量叠加法理论上计算了波长相同的两束光经由物镜产生的双光束干涉,分析了产生的CARS信号强度波动的原因,并提出通过调整泵浦光与探测光的偏振方向相互垂直的方案消除干涉项,这样可以实现时间分辨CARS消除非共振背景的同时,保证产生的信号稳定.