数值优化3~5 μm中红外ZBLAN光纤拉曼激光器的研究

3~5μm中红外激光在国防、医疗、自由空间光通信及材料加工等领域具有重要的应用价值。本文提出利用发展较成熟的2.7~2.9μm掺Er激光作为拉曼抽运源,ZBLAN光纤作为拉曼增益介质,为获得激射波长灵活、结构紧凑的3~5μm中红外激光提供一种可行方法。依据光纤拉曼激光器的非线性耦合方程组,数值分析并优化设计了3~5μm中红外ZBLAN光纤一级/二级拉曼激光器。主要研究了ZBLAN光纤长度和输出镜反射率等参数对拉曼激光阈值及输出功率的影响。数值结果表明:1)拉曼阈值随着输出镜反射率的增大而明显下降,且存在最优的ZBLAN光纤长度使一级拉曼阈值最低(4.15 W);2)为获得最高拉曼激光输出功率,最优输出镜反射率分别为84%~98%(一级)和42%~60%(二级),最优ZBLAN光纤长度分别为6.7~8.9 m(一级)和1.5~2.4 m(二级),最优斜率效率分别高达72.36%(一级)和34.06%(二级)。研究工作在一定程度上可为实验研究此类中红外拉曼激光器提供理论指导。     

中红外光纤激光器的研究进展

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量,在军事、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构,并阐述了国内外最新的研究进展。同时,介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后,对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。     

基于特种玻璃光纤的中红外拉曼激光器研究进展

高功率中红外光纤激光器在基础科学研究、大气通信、环境监测和国防安全等领域有着重要应用。拉曼光纤激光技术是实现中红外激光的一种重要手段,通过级联拉曼运转可在光纤透过窗口内输出任意波长激光。目前,以碲酸盐、氟化物或硫系玻璃光纤作为拉曼增益介质,研究者分别研制出工作波长为3.77μm的二级级联拉曼激光器和波长调谐范围覆盖2～4.3μm的中红外拉曼孤子光纤激光光源。最近,本研究组制备出一种具有高稳定性、高抗激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤,并以其作为拉曼增益介质,先后实现了波长调谐范围覆盖1.96～2.82μm的中红外拉曼孤子激光以及～3μm处的"拉曼孤子雨",初步验证了该氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光器方面的应用潜力。主要对国内外中红外拉曼光纤激光光源的研究进展进行了总结,介绍了碲酸盐、氟化物、硫系以及氟碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼光纤激光器,并对发展趋势进行了展望。     

拉曼光纤激光器的初步研究

采用标准单模石英光纤作为拉曼增益介质,国产镀膜镜作为谐振腔镜,在1064nm 光纤 激光器的泵浦作用下,在波长1123nm 获得了一级拉曼激光输出。实验观察了激光的形成过程。     

高功率光纤拉曼激光器研究进展

随着大功率半导体抽运技术和新型光纤结构的发展,高功率光纤拉曼激光器逐渐成为研究的热点。从锗硅单包层光纤、双包层光纤以及光子晶体光纤拉曼激光器的物理模型入手,介绍了高功率光纤拉曼激光器的基本理论,指出了它们各自的优缺点和最新的研究进展。论述了当前窄线宽光纤拉曼放大器的最新进展、存在的技术难点以及解决方法。展望了光纤拉曼激光技术在高功率激光器方面的发展前景。     

瓦级连续波2.8μm中红外Er:ZBLAN光纤激光器

中红外激光在激光光谱科学研究、大气探测、激光医疗、红外对抗等领域有着极其重要的应用价值。近年来,中红外光纤激光器发展非常迅速,引起了国内外科研单位的高度关注。2009年日本京都大学采用二极管激光抽运Er:ZBLAN光纤,通过特殊的冷     

1.3kW拉曼光纤激光器

<正>近年来,高功率光纤激光器发展迅速。1μm波段对应的掺镱光纤激光器,近衍射极限输出功率可达20kW,多横模输出功率可达100kW。此外,2μm波段的掺铥光纤激光器和1.5μm波段的掺铒光纤激光器输出功率分别达到了1kW和0.3kW量级。尽管如此,这些光纤激光器的输出波长,因稀土离子能级跃迁的限制,仅能覆盖有限的光谱范围。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段,目前报导的最高功率为数百瓦量级。     

级联拉曼光纤激光器研究进展

稀土掺杂光纤激光器因受限于稀土元素的发射截面,只能在特定波长范围输出激光。理论上级联拉曼光纤激光器只要有合适的泵浦源和适当的谐振腔,即可输出任意波长斯托克斯光。以1064nm掺镱光纤激光器作泵浦源为例,以锗硅光纤为拉曼增益媒质,目前报道的级联拉曼光纤激光器输出的斯托克斯光波长范围为1120~2200nm。由于增益光纤具有很宽的拉曼增益谱,级联拉曼光纤激光器可进行宽带调谐,也可同时输出多个波长。级联拉曼光纤激光器不仅用于光通信上拉曼光纤放大器和远程泵浦掺铒光纤放大器的泵浦源,也可广泛用于超连续波产生、光传感、光成像等领域。对近几年来级联拉曼光纤激光器在理论设计基础、单、多波长级联拉曼光纤激光器等方面获得的取得的最新进展进行了概述。     

级联拉曼光纤激光器

只要具备合适的泵源，拉曼光纤激光器可以在很大的波长范围获得激光输出，并可进行宽带调谐。本文从结构、原理和工作特性范围方面对三类级联拉曼光纤激光器的最新进展进行了系统的概述，并指出了其发展趋势。     

多阶级联拉曼光纤激光器的理论分析与优化设计

由稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射(SRS)效应的光功率耦合方程出发,采用解析方法对多阶级联拉曼光纤激光器(CRFLs)进行了理论分析。根据拉曼光纤激光器级联阶数的奇偶性分别推导出了多阶级联拉曼光纤激光器的输出功率、光-光转换效率最大时的拉曼光纤长度和输出耦合器反射率。通过忽略反射回谐振腔输入端的剩余抽运光功率,计算了5阶级联拉曼光纤激光器的输出特性和光-光转换效率随光纤长度和输出耦合器反射率的变化。利用已有的5阶级联掺锗拉曼光纤激光器输出特性实验数据与理论分析结果进行了对比。     

Theoretical analysis of radiation-balanced double clad fiber laser

Recently,double clad fiber lasers with an output ofkilo-watt power have been reported[1].Thermal prob-lems such as thermal stressinducedfracture,decreasingof quantumefficiency andthermal lens effect are seriousinthis kind of high powerfiberlaser[2].In1995 ,fluores-cence cooling in Yb doped ZBLANP(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF-PbF2) glass was realizedfor thefirst ti me[3].Consequently,a section of Yb doped ZBLANP glass fi-ber laser was cooled from298 Kto 282 Kin the vacu-um[4].According t…     

Distributed feedback fiber Raman laser

We analyze the properties of a distributed feedback fiber laser based on Raman amplification. Such a laser is quite practical and has a number of novel properties. We model numerically the laser dynamics, analyze in detail the role of the nonlinear refractive index of the fiber and argue on the optimal design parameters     

A fiber Raman ring laser

A fiber Raman ring laser was synchronously pumped by a cavity-dumped argon laser. The Raman laser was tuned with either a piezoelectric intracavity interferometer or by varying the pump pulse rate.     

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.     

四能级系统光纤激光放大器的理论分析

本文从理论上分析了属于四能级系统的光纤激光放大器的增益特性,得到了信号增益与光纤长度、掺杂离子浓度、泵浦光和信号光功率等参数之间的关系式,并进行了数值计算。对四能级系统的激光放大器的设计有一定的指导作用。     

光纤拉曼放大器的分析和设计

介绍了光纤拉曼放大器（FRA）的理论模型及其简化模型，在些基础上分析比较了3种前向FRA的仿真方法，给出了忽略泵浦消耗的后向泵浦FRA的解析解，并推导出了前向泵浦和后向FRA的作用距离的表达式，以及双向泵浦FRA的最大无中继传输距离的表达式。     

光纤拉曼放大器的优化设计

文章介绍了一种设计多波长泵浦光纤拉曼放大器（FRA）的方法以及怎样用此方法实现需要的增益曲线。利用这种方法仿真实现了增益接近20dB、平坦度小于0.2dB的拉曼放大器，它与现有的拉曼放大器相比具有更平坦的增益曲线。     

光纤喇曼激光器及多波长输出的分析

为了优化设计光纤喇曼激光器的各项参数,采用喇曼激光器的基本理论模型模拟分析了用DCF光纤做增益介质的光纤喇曼激光器的输出特性,提供了激光器优化设计的方法;通过改变光纤的长度和输出端面的耦合效率得到最优的激光输出;以及改变泵浦功率时输出激光功率的变化情况;并进一步分析了多波长的光纤激光器,得到四波长输出的光纤激光器。