掺铒孔辅助导光光纤特性研究

采用全矢量有限元法,分析空气孔对掺铒孔辅助导光光纤（EDHALF）的截止波长、重叠积分因子和模场直径的影响,并与普通掺铒光纤进行了比较。综合考虑EDHALF的基模和二阶模的截止波长、在信号波长处的重叠积分因子和模场直径的值,优化设计了EDHALF的纤芯半径、纤芯与包层的折射率差、相对孔芯距和孔的相对大小4个结构参量。     

利用非线性偏振旋转锁模技术产生0.7nJ,1.5ps光脉冲

为了研究锁模光纤激光器以增益平坦型掺铒光纤放大器作为增益介质对输出特性的影响,采用增益平坦型掺铒光纤放大器结合光纤偏振控制器、偏振相关光隔离器组成锁模光纤激光器,基于非线性偏振旋转锁模技术,实现稳定、自起振锁模运转,得到了中心波长1560nm、重复频率6.495MHz、单脉冲能量0.7nJ、脉宽1.5ps的超短光脉冲。同时实验观察到峰值波长为1557nm和1570nm的双峰值波长锁模脉冲的产生。结果表明,采用增益平坦型掺铒光纤放大器替代普通掺铒光纤组成锁模光纤激光器,可获得较高单脉冲能量的超短光脉冲,锁模脉冲的输出光谱可能出现双峰结构,从而可为超短脉冲光纤激光器设计及实用化提供参考。     

分布布拉格反射式光纤激光器的单纵模设计

从激光光学、光纤光学的基本结论出发,推导了分布布拉格反射式(DBR)掺铒光纤激光器单纵模工作时腔长应满足的条件,修正了经典理论中的平均损耗因子,得到DBR掺铒光纤激光器的单纵模工作条件;通过仿真,计算出光栅反射率为94%,反射带宽为0.2nm,掺铒光纤增益系数为3dB/m时的单纵模工作区,仿真结果与文献报道中的实验结论相吻合.     

宽带碲基掺铒光纤放大器上能级粒子数反转比

对宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)上能级粒子数反转比进行了理论研究,得到了碲基掺铒光纤放大器上能级粒子数反转比随着光纤激活长度、信号输入功率、泵浦功率和纤芯掺杂浓度的演变关系,分析了上能级粒子数反转比分布与EDTFA信号增益间的关系.研究表明,碲基掺铒光纤内的上能级粒子数反转比分布决定了EDTFA的信号增益.     

掺铒光纤激光器输出特性的研究

在一定的条件下,确定了掺铒光纤激光器的最佳光纤长度和激光器两个腔镜的最佳反射率,设计出的光纤激光器的输出特性可以得到优化。根据掺铒光纤激光器的速率方程,对线型腔光纤激光器的输出特性进行了理论分析,得到了光纤激光器在稳态条件下的输出功率,阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式。对光纤激光器的输出特性进行了数值模拟,得到了泵浦功率为20mw,饵离子掺杂浓度为400 ppm,掺铒光纤长度为1.5m,光纤环形镜反射率为1,光纤光栅反射率为0.5时,光纤激光器的输出功率和斜率效率较大,阈值抽运功率较小。为光纤激光器的优化设计提供了理论依据。     

增益导引折射率反导引光纤激光器研究进展

增益导引折射率反导引(GG IAG)光纤的特点是纤芯的折射率比包层的折射率小,增益效应保证了模式在此波导中的传输,从而使得该光纤在单模传输的同时,模场尺寸较传统光纤大幅增加。总结了增益导引折射率反导引光纤激光器的研究进展。分别综述了国内外增益导引折射率反导引光纤的理论分析,包括弯曲特性、模式耦合特性、增益饱和特性和温度特性,以及掺钕、掺镱增益导引折射率反导引光纤激光器的实验进展情况。讨论了增益导引折射率反导引光纤激光器在高功率光纤激光中的现状及现阶段急需解决的问题。     

采用“芯吸”法制造的掺铒光纤

采用最新开发的名为“芯吸”的技术制造出一种石英包层中含有锗酸铅铒玻璃纤芯的掺铒光纤预制棒。然后将这种预制棒拉制成光纤,并测量光纤的剖面、损耗谱和折射率分布。采用商用接续机将制造的一根30cm长光纤与一根标准石英光纤连接。然后用这根接续光纤构建掺铒光纤放大器（EDFA）,并测量该放大器的增益谱。采用基于光后向散射反射计（OBR）的光频域反射测量技术（OFDR）测量所制造掺铒光纤的增益分布。结果证实,“芯吸”法可以用于制作与普通石英光纤相兼容的高增益放大器。     

单模掺铒光纤激光器极限输出功率的数值研究

通过对掺铒光纤激光器极限输出功率的受限因素分析,在考虑非线性效应、热效应、光损伤等因素的情况下,结合掺铒光纤激光器的单模条件,计算得到单模掺铒光纤激光在1 570 nm 工作波段下的极限功率为6.34kW。同时计算了在少模条件下掺铒光纤激光器的极限输出功率为53.39 kW。还分析了单频情况下掺铒光纤激光器的极限输出功率,结果表明:在绝对单频的条件下,掺铒光纤激光器的极限输出功率为245W。并重点对实际中可行的提升输出极限功率的改善方法进行了分析,结果表明:降低纤芯数值孔径以及提升少模光束运转下的光束质量是提升单模条件下掺铒光纤激光器极限输出功率的重要手段。     

多芯超模光纤放大器增益均衡设计(内封底文章)

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持信号稳定传输的必要器件。文中提出了一种基于粒子群优化算法的19芯超模光纤增益均衡放大器,该光纤支持10个超模共同传输。通过粒子群算法分别优化各纤芯内掺铒浓度来降低不同超模的交叠积分因子,从而减小模式增益差(DMG)。结果表明,在包层泵浦条件下,最大DMG从1.33 dB (各纤芯均匀掺杂)降低至0.20 dB,在1 550 nm信号波长处10模式的平均增益为27.79 dB,且该放大器在整个C波段的增益平坦度低于1 dB。     

增益开关掺Tm3+光纤激光器的理论与实验研究

与固体激光器不同,光纤激光器中增益光纤长度可近似认为整个谐振腔的长度,传统的速率方程模型只考虑激光器参数随时间变化,而不考虑这些参数沿轴向变化情况,会在理论上对激光器输出特性的分析带来误差。本文建立带内泵浦的增益开关掺Tm3+光纤激光器的行波方程模型,研究了腔内光子数、上能级粒子数和泵浦脉冲沿光纤轴向分布情况,以及不同重频和纤芯的增益光纤可提取能量的变化。在100 ns脉宽和15 μJ脉冲能量的泵浦脉冲作用下,当重频增加至5 MHz时,激光输出脉冲会出现多脉冲振荡现象。实验上实现了全光纤化的增益开关掺Tm3+光纤激光器,将实验结果与理论分析进行比较,两者之间较好相符。