基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究

为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应——背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.5W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.     

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.     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。     

受激布里渊光纤环形激光器及其阈值分析

布里渊光纤激光器得到了广泛应用,为了确定谐振腔的光纤长度,首先综述布里渊光纤环形激光器的研究进展,指出受激布里渊光纤环形激光器的优点及主要应用,并提出一种受激布里渊光纤环形激光器的方案.从非线性的受激布里渊散射理论出发,根据受激布里渊散射的阈值模型,推导并得出受激布里渊散射的阈值公式,研究受激布里渊光纤激光器中受激布里渊散射效应的阈值与谐振腔中光纤长度的关系,并进行仿真.仿真结果与实验结果相符,对受激布里渊光纤激光器谐振腔的设计具有参考价值.     

受激布里渊散射位相共轭激光器自调Q机理研究

基于受激布里渊散射的位相共轭激光器能够产生自调Q 脉冲并有效改善光束质量,分析了位相共轭激光器的自调Q 机理,认为SBS 属于快开关,可以采用阶跃函数描述而无需考虑过渡腔中复杂Q 值变化过程,分析了起始腔后反射率、耦合输出率以及SBS 饱和反射率对Q 调制过程以及输出脉冲时域和能量特性的影响,认为在设计SBS 激光器时应在保持阈值前提下选取具有较低后反射率的腔镜和具有较高SBS 饱和反射率的介质,在综合考虑耦合输出效率前提下优化选取合适的耦合输出率。     

光纤激光器受激布里渊散射的建模与求解

从理论上分析了高功率双包层光纤激光器的受激布里渊散射效应,建立了考虑受激布里渊散射的光纤激光器速率方程,并采用打靶法对其求解,对数值求解算法进行了详尽的描述。通过比较不同的纤芯直径、光纤长度以及掺杂浓度的情况下输出激光功率极限值的不同,发现增大纤芯直径、减小光纤长度以及降低掺杂浓度可以有效地减少受激布里渊散射的影响。     

单模光纤中受激布里渊散射阈值研究

分析和讨论了受激布里渊散射(SBS)阈值计算的Smith模型和Küng模型,研究了更为准确估算光纤中布里渊散射阈值的方法,通过布里渊增益系数与光纤长度的关系,发现对于较短长度光纤,其布里渊增益系数随着光纤长度变化范围较大,仅在长距离光纤时,布里渊增益系数才可以近似为常数。实验测量了25 km单模光纤的受激布里渊散射阈值,推导出用布里渊时域反射仪(BOTDR)测量受激布里渊散射阈值计算公式,最后用布里渊时域反射仪测量了不同长度光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论分析吻合。     

基于受激布里渊散射的可调谐多波长激光器

可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器将光纤中的SBS非线性放大同掺铒光纤的线性放大相结合得到室温稳定的多波长输出,具有波长间隔一致、线宽窄、功率谱相对平坦等优点。设计了一种基于光纤布拉格(FBG)反射的线性可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器。该线性腔激光器的一端利用光纤布拉格光栅作为反射镜,有效抑制了腔内自激模的影响,增加激光器输出波长数。布里渊泵浦信号进入布里渊增益介质之前经过掺铒光纤放大器的两次放大,降低了布里渊增益的阈值。该多波长激光器实现了1 530～1 560 nm之间30 nm可调谐范围的输出。在布里渊泵浦信号功率2 mW,980 nm泵源抽运功率60 mW情况下,1 540～1 554 nm范围内,获得了波长间隔0.088 nm的16个波长的输出。     

光纤受激布里渊散射阈值分析与实验研究

受激布里渊散射(SBS)是光纤中一种非常重要的非线性效应,并且其阈值较低,在光纤中极易产生,造成光纤系统中作为信号载体的入射光的能量损耗,并且其后向散射光有可能对光源造成损害,从而限制进入光纤功率及系统的传输距离。从受激布里渊散射的基本原理出发,分析讨论了受激布里渊散射阈值与光源调制频率、光源线宽、光纤长度及损耗系数的关系。设计并搭建了实验系统,实际测量得到了19.5 km的G.653光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论计算吻合。     

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。     

单模光纤中受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅特性

采用 2m长 ,10 0 μm纤径单模光纤 ,研究了受激布里渊散射对纳秒激光脉冲的光限幅特性。从耦合波方程出发 ,利用计算机模拟了光纤中瞬态受激布里渊散射过程的光传输特性。理论模拟的能量及光强度的变化规律表明光纤系统对纳秒激光具有很好的光限幅特性。根据理论分析给出所讨论范围内的实验结果 ,实验结果证明此光学系统对纳秒激光脉冲具有光限幅特性及脉宽压缩特性 ,对于输入能量在 10 0～ 4 0 0 μJ变化的纳秒激光脉冲 ,给出输出能量稳定在 6 5～ 85 μJ范围内 ,与理论分析的结论符合得很好     

间隔双倍频移的可调谐多波长布里渊/铒光纤激光器

设计了一种结构简单的波长间隔双倍布里渊频移的可调谐多波长布里渊/铒光纤激光器。利用一个3 dB耦合器形成复合环形腔结构,使奇数阶斯托克斯信号被局限在一个腔内循环,仅有初始布里渊抽运信号和偶数阶的斯托克斯信号能够耦合输出,实现了波长间隔双倍布里渊频移的多波长输出。分析了不同布里渊抽运功率、不同980 nm抽运功率下激光器的输出特性。在布里渊抽运信号功率10 dBm,980 nm抽运功率110 mW的情况下,激光器在1555~1565 nm范围内获得了波长间隔0.176 nm的6个波长输出。     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

受激布里渊散射和超声空化

激光场诱导介质电致伸缩，结果受激布里渊散射和超声波同时产生，由超声空化引起液体击穿．     

单频大功率光纤放大器中抑制受激布里渊散射的理论分析

对单频大功率光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)抑制问题进行了分析和模拟。建立了双包层光纤放大器的含有受激布里渊散射效应的传输方程组,并考虑了温度差对受激布里渊增益系数的影响。通过数值求解方程组研究了前向、后向和双向抽运方式下,抽运功率、对流系数、光纤长度和斯托克斯频率偏移对受激布里渊散射增益的影响。在抽运功率、对流系数和光纤长度均相同的条件下,后向抽运方式的受激布里渊增益最小;对流系数或光纤长度的减少会降低受激布里渊增益。计算了总抽运功率为1kW,三段抽运方式下的受激布里渊增益,其结果远远大于增益阈值。因此,设计单频大功率光纤放大器宜采用后向抽运方式,尽量减小光纤外表面空气的对流速度以增加温度差,同时应该尽量缩短光纤长度。     

相位调制法抑制高功率窄线宽光纤放大器中的受激布里渊散射

相位调制单频激光产生多波长激光具有操作简单、成本低的特点,可有效抑制窄线宽光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)效应。理论研究了波长数目、波长成分相对强度与调制信号之间的关系,当调制频率较小时(如约100MHz),调制产生的多频激光可以有效提高SBS阈值。实验研究了调制频率为100MHz的相位调制对高功率窄线宽光纤放大器中SBS的抑制效果。在放大器末端熔接16m和26.5m传能光纤的情况下,SBS阈值输出功率分别为相应的未调制时的2.5倍和3.7倍。实验结果表明,利用相位调制可以有效抑制窄线宽光纤放大器中的SBS效应,且抑制效果与系统参数有关,未调制时的SBS阈值越低,效果越好。