超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器(BEFL),腔长仅为10m。该BEFL以4m长的普通掺铒光纤(EDF)为激光增益介质,腔外布里渊抽运光和980nm抽运光的注入在掺铒光纤中,分别引入非线性布里渊增益和线性掺铒光纤放大器(EDFA)增益。实验结果表明,BEFL工作在单纵模状态,输出信噪比高(>40dB),抽运阈值低(～20mW),输出功率大(>10mW),且布里渊抽运光不仅决定BEFL的输出波长,更对其抽运阈值和出光功率有重要影响。     

熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭镜

提出一种使用熔石英棒和光纤构成的新型复合型相位共轭装置,并在实验中得以实现.这种组合将具有高的激光损伤阈值的大直径熔石英棒和具有较低的受激布里渊散射(SBS)阈值的光纤结合在一起,构成了振荡-放大形式的双池式受激布里渊散射结构,使得从光纤受激布里渊散射反射的斯托克斯光注入到熔石英介质中形成了强迫受激布里渊散射过程.在这种机制下,该复合型相位共轭镜较之单块熔石英棒、单根光纤或组合芯径光纤这三种形式的相位共轭镜,具有更低的受激布里渊散射阈值和更高的受激布里渊散射反射率,而且可以在较高的输入功率下运行.实验中将其用于高重复频率高功率的激光二极管(LD)抽运激光主振荡放大(MOPA)系统中,在100 Hz重复频率下获得了42.05%的反射率,并且获得了很好的光束质量,光束质量因子M2值从输入光束的3减少到1.6,反射光斑稳定.在400 Hz下光束质量因子M2值达到1.7.     

布里渊放大修正陡前沿Stokes脉冲波形

研究了受激布里渊散射(SBS)放大池中．通过改变抽运光与Stokes种子光脉冲的延时．改变它们在池中的相遇位置．实现抽运光对陡前沿种子光脉冲不同部位的选择性放大．从而修正Stokes脉冲波形。理论和实验研究了Stokes光脉宽、脉冲波形前后沿时长比以及能量提取效率等参数随相遇时间的变化规律．在相遇时间2．5ns时，理论得到前后沿时长比为1，能量提取效率80%以上的Stokes放大光脉冲波形．理论和实验符合较好。     

高功率掺铥光纤放大器中受激布里渊散射效应研究

近年来随着对单频光纤激光器和放大器研究的不断深入,得到了越来越高的输出功率,由于单频光纤激光器、放大器的输出功率在很大程度上受限于受激布里渊散射(SBS)效应,故需要研究SBS效应的影响因素和抑制方法。利用铥离子(Tm3+)的速率方程和SBS效应下双包层光纤放大器的速率方程,建立了单频光纤放大器的理论模型,计算得到了掺铥光纤放大器的能量分布和输出功率,并讨论了光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度、增益光纤内温度分布等因素对单频光纤放大器中SBS效应和输出功率的影响,总结了在提高放大器输出功率的同时有效抑制SBS效应的方法。自行搭建了全光纤掺铥光纤种子光源及放大器,高稳定性的全光纤掺铥激光种子光的中心波长为1941 nm,信噪比约为60 d B。当掺铥放大器的抽运功率达到2.15 W时,激光的输出功率可以达到0.766 W。     

输出功率50 W的脉冲染料激光放大器

推导了准稳态下横向抽运的脉冲染料激光放大器的简化速率方程,提出了双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的设计原则和设计方法.应用高功率脉冲染料激光放大器的物理设计结果,研制了输出功率为50 W的脉冲染料激光放大器的实验装置.采用铜蒸气激光(CVL)作为抽运光,在此染料激光放大器上进行了实验研究,获得染料激光输出功率为52 W,抽运激光功率提取效率为41%.给出了染料激光波长、注入染料激光功率以及抽运激光的时间和空间匹配特性与染料激光放大器输出激光功率和抽运激光功率提取效率的相互关系,讨论了染料溶液浓度对双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的输出光束质量的影响.     

利用混合介质提高双池SBS系统性能的研究

双池SBS系统由振荡池和放大池两部分组成．振荡池中产生的Stokes种子光进入放大池，与抽运光作用，产生强的放大，Stokes脉冲宽度变窄，能量转换效率提高．以往人们在振荡池和放大池中使用同一种介质，其目的是为了确保Stokes种子和抽运光的频差恰为布里渊频移．但是，当振荡池和放大池中使用同一种介质时，有时受到介质的吸收系数、增益系数、声子寿命和光学击穿阈值等的限制．     

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。     

熔融石英中实现高效率的百毫焦受激布里渊散射

固体布里渊增益介质是目前实现高稳定、高重复频率受激布里渊散射(SBS)的重要光学元件，能够产生高光束质量的相位共轭光。然而，不同于被广泛研究的液体布里渊增益介质，目前针对固体布里渊增益介质如何产生高效率高能量的SBS尚无成熟的研究。近日，笔者团队以块状熔融石英作为布里渊增益介质，在高强度纳秒激光脉冲泵浦下，围绕熔融石英中的SBS能量转换效率和损伤阈值与泵浦光纵模的关系开展了研究，实现了最高单脉冲能量183.1 mJ、反射率为81.0%、斜效率高达85.8%的相位共轭光输出。该研究结果对于实现高功率全固态的SBS相位共轭镜，进而提升脉冲激光器的输出功率水平、获得高稳定高效率的SBS运转具有重要的指导意义。     

高功率单频光纤放大器中温度分布对受激布里渊散射的影响

从含有受激布里渊散射(SBS)的速率方程组出发,研究单频光纤放大器中,光纤内的温度分布对SBS的影响。计算表明,增大光纤内的温度梯度,可使得SBS的增益谱变宽,增益系数降低,进而抑制SBS;冷却信号光输出端附近的光纤,以增大光纤内的温度梯度,能有效抑制SBS;采用冷却光纤的方法来抑制SBS时,冷却光纤的位置和长度均存在最佳值,最佳值与抽运功率、温度梯度以及放大器中光纤总长度有关;采取最佳的冷却措施,能将抽运功率的阈值和放大器的输出功率提高2倍以上。     

基于MOPA结构的1064nm单频光纤激光器

为了抑制受激布里渊散射效应, 提高单频窄线宽种子源的放大功率, 采用主振荡功率放大器结构, 并对光纤长度、纤芯直径和抽运参量进行优化, 实现了42W的1064nm信号光输出。实验中, 一级放大采用914nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径10μm, 长度8m;二级放大采用976nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径20μm, 长度2.4m。在种子光功率40mW、一级放大的抽运功率6.8W、二级放大的抽运功率85W时, 得到了42W的1064nm信号光输出。结果表明, 光光转换效率约49.4%, 偏振消光比27.5dB; 输出信号光中心波长1064.5nm, 线宽约70MHz, 保持了种子光的单频特性。在42W连续输出时没有观察到受激布里渊散射, 继续增大抽运功率, 有望实现更高功率的放大。     

宽带可调谐双频移多波长布里渊光纤激光器

提出了一种采用高非线性光纤作为布里渊增益介质 的双倍布里渊频移间隔的多波长布里渊光纤激光器(MW-BEFL)。激光器利用两个环形器构成 双倍频移结构,将奇数阶的斯托克斯信号隔离在腔内循环,仅有泵浦 信号和偶数阶的斯托克斯信号能够耦合输出,实现了双倍布里渊频移的多波长输出。激光器 腔内没有引入 任何的有源增益介质对斯托克斯信号进行放大,消除了腔内自激模的影响。激光器的调谐范 围由布里渊泵 浦的工作波长和掺铒光纤放大器(EDFA)的增益带宽决定。实验中,在布里渊 抽运 功率为0dBm、EDFA的输出功率为20 dBm的情况下,在1536~1605nm之间得到双频移间隔的多 波长输出,调谐范围是69nm。     

Brillouin scattering and phonon attenuation in halide glasses: stimulated Brillouin emission

The results of Brillouin light scattering measurements in bulk halide glasses are described. The Brillouin linewidth, intensities and frequency shift measurements allowed the calculation of phonon attenuation, Pockels' elasto-optic coefficients and stimulated Brillouin scattering gain coefficients. The above study shows that the threshold power for stimulated Brillouin scattering in some halide glasses is greater than that for silicate glasses.     

利用布里渊散射进行目标探测

介绍利用布里渊散射的目标探测技术。讨论了在海水和大气中的布里渊散射基本理论。主要介绍布里渊散射谱的三种测量方法：法布里-珀罗干涉仪探测法、边缘探测法、光拍频探测法,并对这些方法进行了对比和分析。     

受激布里渊光纤陀螺

介绍了受激布里渊光纤陀螺（B-FOG）的基本工作原理,简述了国内外B—FOG的研究现状、关键技术问题和解决方法,最后对B—FOG未来的发展状况进行了展望。     

Dynamic stimulated Brillouin scattering analysis

We present a new simple analysis-including the effect of spontaneous emission-of the (dynamic) influence of stimulated Brillouin scattering (SBS) on the detected receiver eye diagram. It applies in principle for general types of modulation formats such as the digital formats of amplitude shift keying (ASK), frequency shift keying (FSK), and phase shift keying (PSK). The analysis is formulated for a determination of the signal power depiction and intersymbol interference (ISI) caused by the combined effect of fiber dispersion, fiber attenuation and nonlinear fiber effects such as the effect of self-phase modulation (SPM) and SBS. The analysis allows a quantification of the dithering influence on the SBS threshold. Representative numerical examples are presented for two single-channel ON-OFF modulated 10-Gh/s systems utilizing Franz-Keldysh and Mach-Zehnder-type modulators     

Stimulated Brillouin scattering in glasses

An experiment is described in which the laser-fracture threshold of glass is compared with the stimulated-Brillouin-scattering threshold and intensity. It is demonstrated by means of an alteration of the laser-emission spectrum, which acts on s.B.s. and not on fracturing, that the two effects are not related.     

S-band Brillouin erbium fibre laser

A multi-wavelength Brillouin erbium fibre laser, which operates in short wavelength band (S-band), is proposed and demonstrated. The system employs both linear gain and nonlinear gain from a 20 m S-band erbium-doped fibre and a 500 m singlemode fibre, respectively, to generate an optical wavelength comb with spacing of approximately 0.084 nm. Two 80/20 couplers were used in the system as an internal feedback of generated Stokes signal to produce cascaded Brillouin Stokes for multiwavelength operation. A stable output laser comb of up to seven lines was obtained with a Brillouin pump of 3.5 mW and a 980 nm pump of 200 mW.     

Brillouin/erbium fiber lasers

Brillouin/erbium fiber lasers (BEFLs) have been recently demonstrated as a novel mode of operation of a fiber laser. In a hybrid Brillouin/erbium fiber laser, the combination of two gain media, the gain from the erbium-doped fiber (EDF) and Brillouin gain in single-mode optical fibers allows a resonator to be constructed which supports a laser comb with ~10 GHz or ~0.1 nm line spacing at room temperature. In this paper, we present a detailed discussion of the operation of BEFLs. Single and multiple wavelength generation is discussed, and modeling of single wavelength operation is described     

布里渊散射分布式光纤传感器

介绍了基于布里渊分布式光纤传感器的进展和发展趋势,以及应用后向布里渊散射测量光纤温度／应变的基本原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的BOTDR（布里渊光时域反射）、BOTDA（布里渊光时域分析）及BOFDA（布里渊光频域分析）分布式光纤传感器的原理及各种实施方案,并指出还存在的问题。     

大气的布里渊散射特性研究

建立了大气布里渊散射光频移的数学模型,分析计算了温度、水汽压、大气压力等大气参量对布里渊散射特性的影响。结果表明,布里渊散射光频移受大气压、水汽压的影响很小,而受大气温度的影响很大。这些结果对大气中隐形目标的探测技术具有重要的参考意义。