熔锥型光纤侧面泵浦耦合器的研究

该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%,信号光通过率98%,信号输入与泵浦输入隔离度33 dB,泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器,实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明,所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。     

增益分布对皮秒脉冲自相似放大的影响

采用数值模拟的方法,研究了增益分布对皮秒脉冲自相似放大的影响。构建了掺镱光纤内超短激光脉冲自相似放大的理论模型,以不同的泵浦方式、光纤长度和总增益系数实现不同的增益分布,探究了不同增益分布对增益光纤中皮秒脉冲的自相似放大过程和结果的影响。结果表明,皮秒脉冲在不同的增益分布下存在最佳的自相似放大结果,可以得到近变换极限的百飞秒高质量脉冲输出。发现同一信号光脉冲在增益光纤中演化至自相似放大过程时,正向泵浦方式下的演化速度比反向泵浦快。对于不同的增益光纤长度和总增益系数,正向泵浦方式下的信号光自相似区域主要集中在低入射脉冲能量和长波长区域,反向泵浦方式下的信号光自相似区域主要集中在高入射脉冲能量和短波长区域。     

脉冲泵浦双包层掺Yb3+光纤放大器理论研究

对比研究了在连续泵浦和脉冲泵浦两种情况下,高功率双包层掺Yb3+件光纤放大器的输出特性.计算结果表明:采用脉冲泵浦放大50 kHz高斯脉冲信号,在ASE光抑制方面和光纤放大器热效应方面都优于连续泵浦情况下的光纤放大器.进一步又研究了脉冲泵浦下,从泵浦脉冲峰值功率,掺杂光纤浓度和泵浦波长三方面选择泵浦脉冲宽度,优化放大器输出特性.为提高和设计掺Yb3+抖光纤放大器和MOPA系统的输出功率和稳定性提供了理论依据.     

侧面分布式泵浦双包层脉冲光纤放大器

采用自行研制的光纤侧面耦合器,设计和研制了侧面分布式泵浦、两级全光纤连接的掺镱双包层脉冲光纤放大器,实现了输出波长为1064nm、平均输出功率达到2.12W、脉冲宽度20ns、重复频率50kHz的高功率、高重复频率全光纤结构脉冲光纤放大器.光纤侧面耦合器对泵浦光耦合效率最高达到69%,对反向信号光的隔离度最低为17dB,有效避免了高功率脉冲回波对泵浦光源的损害,使用更高泵浦耦合效率的侧面耦合器,可进一步提高放大器输出功率.     

PSA平均光孤子系统传输性能的研究

本采用计算机系统仿真的方法，研究了应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统中，泵浦光与信号光之间的相位漂移、光纤色散对光孤子通信系统传输性能的影响。仿真的结果表明：泵浦光与信号光之间的相位漂移将导致孤子幅度的下降；由于PSA增益的相敏特性，光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降，脉宽展宽，出现旁瓣。     

基于非线性光纤环镜的全光波长变换器性能分析

非线性光纤环镜是一种很有前途的全光波长变换装置。介绍了利用光束传输法（ＢＰＭ） 对耦合非线性薛定谔方程组进行数值解析,详细讨论了对变换信号质量起作用的因素,包括泵浦光脉冲与信号光脉冲之间的走离和初始时延、光纤长度、向长波长变换和向短波长变换等。结果表明,适当的初始时延可以补偿走离的影响,适当增加光纤长度可以改善脉冲波形。     

激光差频技术实现高平均功率3.8 μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和"8字腔"锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。     

连续泵浦与脉冲泵浦掺铒光纤光放大特性分析

本文用半经典理论方法和速率方程方法分析了连续泵浦与脉冲泵浦工作条件下掺铒光纤放大器的工作原理及工作特性,导出了光纤最佳长度与泵浦功率、掺杂浓度的关系以及增益与光纤长度、泵浦功率的关系。分析了用连续泵浦光和脉冲泵浦光两种情况下的阈值关系,指出了泵浦光的最佳频率选择。     

光纤中双脉冲传输的频率啁啾及脉冲压缩

对双脉冲在光纤中传输时所满足的非线性耦舍方程进行了理论分析和数值计算,求得了脉冲演化时啁啾参量的一般表达式。结果表明,利用交叉相位调制效应压缩光脉冲时,无论泵浦脉冲还是信号脉冲,其线性源啁啾都对光脉冲的压缩产生重要影响。在泵浦功率一定的条件下,选取负啁啾的泵浦脉冲和正啁啾的信号脉冲易于获得更短的压缩光脉冲。     

受激光布里渊散射结合脉冲泵浦的可调谐调Q光纤激光器

介绍了一种受激布里渊散射(SBS)结合脉冲泵浦的全光纤调Q激光器,获得重复频率可调谐的亚10 ns高功率脉冲.利用瑞利散射(RS)和SBS共同作用自调Q机制,采用光纤干涉环结构与强泵浦抽运,可获得稳定的亚10 ns高功率调Q光脉冲.以脉冲泵浦控制调Q光脉冲产生的重复频率,实现调Q光脉冲输出重复频率的可调谐.实验结果表明:使用3 m高增益掺Er3+光纤,在两只975 nm半导体激光器强泵浦抽运下,可获得脉宽6 ns、峰值功率大于340 W、重复频率0～5 kHz的调Q光脉冲输出.该调Q光纤激光器具有全光纤结构、输出脉冲窄、峰值功率高、重复频率可调谐的特点,可用于分布式光纤传感系统与种子光源.     

Ultrafast operation of optically pumped resonant periodic gain GaAssurface emitting lasers

Generation and characterization of picosecond optical pulses from vertical-cavity resonant-periodic-gain GaAs-AlGaAs surface-emitting lasers optically pumped by picosecond dye-laser pulses is reported. The output pulseshape was obtained from the cross correlation of pump and signal pulses. Dependence of signal pulsewidth and pulse delay on pump power were investigated. The results are in good agreement with a single rate equation model of the pulse formation. A cavity lifetime of 8.3 ps, compared with a gain medium transit time of ~0.1 ps, is determined for this very high-Q structure     

信号光脉冲比抽运光窄12倍的内腔式KTP光参量振荡器

在闪光灯抽运的非稳腔Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,放置非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式单谐振KTP光参量振荡器(OPO)。研究了输出信号光的波长调谐性能,获得1.57~1.60μm可调谐激光脉冲。实验结果表明,1.57μm信号光的输出能量随着光参量振荡器腔长的增加而减少,脉冲宽度随着腔长的增加而有所变化;抽运能量较大时,转换效率随着抽运能量的增加趋于饱和然后逐渐下降;对此给予了合理的理论解释。当光参量振荡器的腔长为5 cm,1.06μm抽运光脉冲宽度为30 ns时,输出的1.57μm信号光的脉冲宽度为2.5 ns,能量为21.3 mJ。1.57μm信号光的脉冲宽度仅为1.06μm抽运光脉冲的1/12,总的电光能量转换效率为0.128%。     

全固态人眼安全OPO激光器

简要介绍一种结构紧凑、高效的全固态1.57μm人眼安全OPO激光器,采用准连续激光二极管(QCW)泵浦的Nd:YAG激光器作泵浦源,OPO为内腔单谐振方式,1.57μmOPO输出能量15mJ/pulse,脉宽～7ns,重复频率20Hz,电光效率2.6%。     

光子晶体光纤中基于交叉相位调制的脉冲压缩

为了研究飞秒双脉冲在光子晶体光纤不同色散区的非线性传输过程,采用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薜定谔方程组,并进行了理论分析。讨论了不同抽运功率、不同抽运脉冲啁啾参量以及不同脉宽比对信号脉冲压缩的影响。结果表明,基于交叉相位调制效应,弱信号脉冲不仅能够被压缩,而且光纤存在最佳压缩长度。增大抽运脉冲输入功率,选取正啁啾抽运脉冲,可以得到更大的信号脉冲压缩因子,同时最佳光纤长度减小。另外,不同的脉冲宽度对信号脉冲的压缩产生大的影响,较窄脉宽的抽运脉冲易于产生较短的压缩信号脉冲。这一结果对用光子晶体光纤压缩弱信号脉冲提供了理论参考。     

Ultra-Wideband Pulse Generation Based on Cross-Gain Modulation in Fiber Optical Parametric Amplifier

A novel approach to generate ultra-wideband (UWB) monocycle or doublet pulse using cross-gain modulation in fiber optical parametric amplifier is demonstrated in a single experimental setup. The high-speed optical parametric process realizes the signal amplification, idler generation, and pump depletion simultaneously within femtosecond response time in the highly nonlinear fiber. After the combination of the three lightwaves with a suitable time delay between them, UWB pulse is obtained. A selective generation of monocycle or doublet pulse can be made by altering the optical attenuators without changing the wavelengths or the powers of the pump and the signal. In our experiment, high-quality UWB monocycle and doublet pulses with a fractional bandwidth of 115% and 126% were generated.      

Multi-pulse operation in an actively Q-switched Er-doped fiber laser based on electro-optic modulator

In this paper, we report an experimental observation of different states of multi-pulse operation in an actively Q-switched Er-doped fiber laser, which has applications in pulse coding in optical communications. The Q factor is switched by an electro-optic modulator. Completely separated multiple pulses are obtained due to the short response time of the modulator. The influence of pump power and modulation frequency on output pulse state is investigated. In the experiment, the repetition rate of Q-switched pulse is not always consistent with the modulation signal. Single-pulse, single-dual-pulse, dual-pulse, dual-triple pulse, and multiple pulses are observed in one modulation period by increasing pump power. Single-pulse is also observed in two or three modulation periods by increasing the frequency of modulation signal. In addition, the waveform of modulating signal and the polarization state of modulated signal also affect the multi-pulse operation accordingly.     

光子晶体光纤中抽运脉冲参量对脉冲俘获的影响

用数值方法研究了超短脉冲在光子晶体光纤中传输时的俘获特性,得到了抽运脉冲参量对脉冲俘获率的影响规律.结果表明,对同一脉宽的抽运脉冲,随着抽运脉冲与信号脉冲的中心时延增大,俘获率的变化有一起伏过程,存在最大俘获率,而信号脉冲蓝移和抽运脉冲红移范围与时延无关.而随着脉宽增加,对应的最大俘获率和相应的时延都减小,信号脉冲的蓝移和抽运脉冲的红移都加大.因此,通过适当调控抽运脉冲的有关参量,可获得最佳的脉冲俘获率,进而达到提高光开关效能的目的.     

基于YCOB晶体分析信号光脉冲时间特性对光参变啁啾脉冲放大光谱和转换效率的影响

基于YCOB晶体中三波耦合方程理论模型,在抽运光波形和能量、晶体长度相同的条件下,研究信号光的时间波形对光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)光谱和转换效率的影响。计算过程中,抽运光和信号光能量分别为45J和500mJ,光斑直径分别为60mm和50mm。抽运光脉宽取3ns,信号光脉宽为1.2ns。数值结果显示,信号光放大后的光谱和转换效率与输入信号光的时间波形有关。1阶高斯型脉冲光谱的半峰全宽(FWHM)得以展宽,由原来的36nm展宽为放大后的61nm,2阶超高斯脉冲频谱展宽为47nm,高斯脉冲的阶数越高,谱宽展宽越小,5阶和5阶以上的高斯脉冲光谱不再展宽,几乎保持原来36nm不变;1阶高斯脉冲的转换效率最高,达到32%左右,2阶高斯脉冲只有25%,8阶以上转换效率基本变化不大,约为19%。信号光脉冲时间特性对OPCPA的光谱输出和转换效率产生很大的影响。     

Analysis of optical phase-conjugate characteristics of picosecondfour-wave mixing signals in semiconductor optical amplifiers

We have analyzed for the first time the optical phase-conjugate characteristics of picosecond four-wave mixing (FWM) signals in semiconductor optical amplifiers (SOAs) using the finite-difference beam propagation method (FD-BPM). We show that the optical phase-conjugate characteristics of the FWM signals are strongly dependent on input pump pulsewidths. As a typical example, we have demonstrated that SOAs act as an ideal phase-conjugator, within the confines of reversing the chirp of optical pulses, for a 10-ps input pump pulse and a ~2.2-ps linearly chirped input probe pulse. When the pulsewidth of pump pulse becomes short, the minimum compressed pulsewidth is obtained by using a fiber shorter in length than the input fiber, but having the same group velocity dispersion as the input fiber. For a much shorter pump pulse such as 1 ps, the short FWM signal can be obtained via the gating characteristics of the FWM. However, only a part of the phase information is copied to the FWM signal due to such gating characteristics. The phase information is also degraded due to the fast nonlinear effect in the SOA. Thus, the pulsewidth is not compressed by propagation through a dispersive medium     

准连续TEM00模被动调Q Nd:YAG激光器的研究

采用峰值功率为500 W准连续激光二极管(LD)阵列侧面泵浦Nd:YAG晶体,Cr4+:YAG可饱和吸收体作为被动调Q元件,在重复频率为40 Hz时实现了单脉冲能量为8.24 mJ、脉冲宽度约7 ns的1 064 nm TEM00模调Q激光脉冲输出,脉冲峰值功率达到1.2 MW,从而为主振荡功率放大(MOPA)系统提供高峰值功率、高光束质量的种子源。对泵浦功率和泵浦脉冲宽度对输出脉冲特性的影响进行了实验研究。