掺钛蓝宝石激光放大器中放大自发辐射效应研究

 给出了描述掺钛蓝宝石激光放大器的速率方程组，通过对放大介质内反转粒子数密度和放大自发辐射的时间和空间特性的数值计算与分析，提出可通过控制泵浦光脉冲和信号光之间的时间延迟来有效地抑制放大自发辐射对放大器增益的影响。     

FEMLAB在模拟掺镱双包层光纤放大器脉冲放大特性的应用1

应用FEMLAB软件模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性.计算了在915 nm前向抽运下，光纤放大器中的上能级粒子数，抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性.与文献上的结果进行比较证明了该程序的有效性.     

受激发射的观测

光有两种发射机制-自发发射和受激发射.普通光源的光是由自发发射产生的,而激光器辐射的激光是受激发射产生的放大光.自发发射人们是熟悉的,但是在通常情况下很难观察到受激发射现象.本文介绍一个简单的实验,很容易观察到受激发射现象,并且又能方便地测出受激发射光放大的增益系数. 设物质粒子有上下两个能级E2和E1.要想观察到受激发射现象,必须使上能级 E2上的粒子数N2超过下能级E1上的粒子数N1,也就是使系统处于非热平衡的所谓“粒子数反转状态”.处于粒子数反转状态的物质称为增益介质,这是由于受激发射光通过增益介质何放大作01.如有…     

啁啾匹配和同步抖动对光参量啁啾脉冲放大的影响

 通过研究光参量啁啾脉冲放大过程转换效率随泵浦光啁啾参数的变化,以及信号光和泵浦光波长的对应关系,确立了信号光和泵浦光同步时实现线性啁啾匹配的方法。以磷酸二氢钾作为非线性晶体,研究了信号光和泵浦光之间的线性啁啾匹配和时间同步抖动对光参量啁啾脉冲放大后信号光脉冲波形和转换效率的影响。结果表明：在时间同步的情况下,线性啁啾匹配时的信号光脉冲波形很对称,转换效率也较高;在同步抖动程度一定的情况下,不同泵浦光啁啾参数时,信号光的增益及放大后的脉冲波形差异较大;在线性啁啾匹配程度一定时,信号光和泵浦光时间同步抖动越严重,放大信号光的脉冲波形变化越大,信号光增益越小,且转换效率也越低。     

基于级联光参量放大的超短脉冲群速度调控(特邀)

提出并研究了一种宽带、大量程、方向可控的超短脉冲群速度调控方法。利用级联光参量放大,将泵浦光时域的线性强度调制转移至啁啾信号光频域的线性位相调制,压缩后信号光脉冲将获得延时或提前。通过调控泵浦时域强度调制的斜率大小和符号,可对信号光群速度调控的量程和方向进行灵活操控。级联光参量放大过程不需要满足位相匹配,响应带宽很大,原理上支持周期量级脉冲的群速度调控。分别研究了锯齿型和高斯型脉冲泵浦的级联光参量放大过程,演示验证了该方法的调控效果。该方法可在常规非线性晶体中实施,具备应用价值。     

接近单周期量级的两级非共线光参量放大

提出了一种新的两级非共线相位匹配光参量放大方案,两级光参量放大分别采用不同的相位匹配条件,充分利用非线性晶体的相位匹配能力和增益光谱范围,可以实现增益带宽接近一个倍频程的光参量放大。并以4.5 mm厚的偏硼酸钡(BBO)晶体和波长为532 nm、强度为5 GW/cm2的抽运光源为例进行了模拟计算,结果表明,该方案可以实现波长范围在710~1190 nm、增益带宽为480 nm的信号光放大,信号光光谱宽度达到0.75个倍频程,再压缩后傅里叶限脉冲的时间宽度约为5 fs,约等于1.6倍的光振荡周期。计算了光参量放大过程中的相位畸变,以及该相位畸变对再压缩后信号光脉冲时间波形的影响。研究结果可以为实现周期量级光参量放大的设计提供理论依据。     

掺镱光纤放大器泵浦脉宽优化

为抑制低重复频率高能脉冲光纤主振荡功率放大(MOPA)系统的放大自发辐射(ASE)效应,达到脉冲泵浦的最佳放大效果,需要对泵浦脉宽进行优化。基于求解速率方程和功率传输方程,理论研究了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器上能级粒子数密度、光纤内存储能量、正反向放大自发辐射的瞬态响应。在给定的泵浦功率、光纤长度、纤芯面积和掺杂数密度等参数下,数值计算得到的优化泵浦脉宽为793 s。此外,实验测定了ASE的建立时间; 通过调节泵浦脉宽,测定了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器的放大效果,实验中得到的泵浦脉宽的优化值为800 s,证明了数值模拟的正确性。     

光参量啁啾脉冲饱和放大的增益稳定性

 光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）在饱和放大区存在一个增益稳定点，据此设计了一个输出稳定的三级OPCPA系统；第一、二、三级分别选用准相位匹配的周期极化钛氧磷酸钾（PPKTP）晶体、LBO晶体和KDP晶体作为增益介质。饱和放大时，增益随泵浦光强度变化时的增益输出稳定性明显改善，在泵浦光强度抖动低于6%的情况下，各级光参量放大器OPA输出的增益抖动小于1%。前级采用准相位匹配的PPKTP晶体作为增益介质，在远低于破坏阈值的30MW/cm²的泵浦功率密度下，可得到2×10⁵的饱和放大增益和20%的能量转换效率。     

双包层Er-Yb共掺光纤放大器上能级粒子数分布研究

基于速率方程和功率传播方程, 数值分析了双包层Er-Yb共掺光纤放大器在波长为972nm的泵浦光作用下, 分别采用三种不同泵浦方式, 其Er3+和Yb3+上能级粒子数分布情况. 数值结果表明,Er3+上能级粒子数分布受信号功率影响作用大, 激发率基本保持在50％以上; Yb3+上能级粒子数分布受泵浦功率影响作用大, 激发率基本保持在10％以下, 该结论对双包层Er-Yb共掺光纤放大器的性能研究具有一定指导意义.     

二阶拉曼光纤放大器增益特性研究

为实现较大放大带宽,同时提高输出增益并保持较小的增益平坦度,设计了一种二阶拉曼光纤放大器,采用一个二阶泵浦和四个一阶泵浦对100路信号光进行分布式拉曼放大.首先对二阶拉曼耦合波方程进行数值求解,为进一步提高输出性能,利用粒子群优化算法对二阶拉曼光纤放大器的性能参数进行了优化,然后在相同泵浦参数配置下,对一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器进行对比,最后对二阶拉曼放大器输出增益的影响因素进行分析.通过Matlab仿真,在1 510～1 610 nm的增益带宽范围内所设计的二阶拉曼光纤放大器的平均输出增益为23.768 0 dB,最高输出增益为24.124 4 dB,同时增益平坦度为0.911 2 dB.     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

1550 nm飞秒脉冲自相似光纤放大仿真模拟EI北大核心CSCD

针对全光纤的超短脉冲掺铒光纤放大器进行了仿真模拟,对正常色散条件下掺铒光纤自相似脉冲放大过程进行了详细分析。在光纤预放大器中,使用高正色散掺铒光纤对脉冲形状进行预整形,将重复频率43 MHz、脉冲宽度600 fs、平均输出功率1.2 mW的孤子型锁模脉冲预整形为抛物线型脉冲,预整形后的脉冲通过光纤主放大器进行功率放大。经两级光纤放大后,1.2 mW的信号光功率放大为102 mW,放大增益19.3 dB。分析了掺铒光纤长度、放大功率对脉冲自相似演化过程的影响。放大后的脉冲经4.4 m长单模光纤将脉冲宽度压缩至53 fs,峰值功率为44.8 kW。     

Effect of Cascading Amplification Stages on the Performance of Serial Hybrid Fiber Amplifier

Abstract

This study demonstrates simulation and experimental validation of a wideband serial hybrid Raman/erbium-doped fiber amplifier. Two configurations are adopted; in type A, a Raman amplifier is the first stage, and in type B, an erbium-doped fiber amplifier is the first stage. At low input signal power, the average gain level is 20 dB with a flat gain bandwidth of 40 nm for both configurations. The noise figure in type B is dominated by the erbium-doped fiber amplifier and produces lower values and flatter spectra than in type A. The gain of the proposed hybrid amplifiers is affected more by the second amplification stage.     

Single-stage gain-clamped L-band EDFA with C-band ASE saturating tone

We demonstrate a single-stage gain-clamped L-band Erbium-doped fiber amplifier with 1480 nm pump wavelength. The gain-clamping technique is achieved by utilizing the backward propagation of C-band amplified spontaneous emission (ASE). This unwanted noise is reflected back into the optical amplifier and its intensity is adjusted using the variable optical attenuator. The C-band ASE sets the population inversion level along the Erbium doped-fiber and limits the L-band signal amplification to a specific value. The whole optical bandwidth in L-band can be employed for signal amplification since the saturating tone is out of the band. The gain dynamic range of 11.7 dB is obtained between 21.7 and 10.0 dB with noise figure of less than 5.5 dB for signal power up to 2 dBm.     

Weak laser pulse signal amplification based on a fiber Brillouin amplifier

We propose a high-gain and frequency-selective amplifier for a weak optical signal based on stimulated Brillouin scattering in a single mode fiber. To be able to satisfy the needs of high gain and high signal-to-noise ratio laser pulse amplification, different fiber lengths and core diameters are used to fulfill this experiment. In the experiment, a 430 nW(peak power) pulsed signal is amplified by 70 dB with a signal-to-noise ratio of 14 dB. The small size, high gain, low cost, and low noise of the fiber Brillouin amplifier make it a promising weak signal amplification method for practical applications such as lidar.     

基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究

针对光纤通信中密集波分复用系统各信道的在线平坦光放大这一光通信问题,提出利用级联高非线性光纤来设计增益平坦的拉曼光纤放大器。对高非线性光纤(As S光纤)拉曼增益谱前后沿进行线性拟合处理,利用不同波长泵浦抽运同种光纤,实现前放大后增益补偿,并考虑信号光损耗不同,在输出端得到了一个近似固定的功率输出值,并分析了影响拉曼光纤放大器输出特性的因素。模拟结果表明:平均增益为20.45 dB,增益平坦度为0.15 dB。     

Amplification of picosecond pulses and gigahertz signals in bismuth-doped fiber amplifiers

We demonstrate the capability for amplification of picosecond pulses in two bismuth-doped alumosilicate fibers. A spectrally filtered supercontinuum source is used to provide a train of picosecond pulses at discrete wavelengths within the gain bandwidth of bismuth fiber amplifiers. With a 30 m length of active fiber, a small signal gain at 1160 nm of over 20 dB is observed. In addition, we assess the viability of amplification of high repetition rate signals in such amplifiers, applying a 10 GHz modulation to a continuous wave Raman fiber laser operating at 1178 nm, finding that such signals are amplified without noticeable distortion.     

飞秒光脉冲光纤放大增益特性的实验研究

报道了掺Ｅｒ＾３＋光纤激光器输出１．５３１μｍ波长飞秒激光脉冲增益放大的实验研究结果,将自起振相加脉冲摹参Ｅｒ＾３＋光纤激光器输出的飞秒激光脉冲注入掺Ｅｒ＾３＋光纤放大器中进行放大,分别采用正向和逆向抽地这的方式,得到了最高放大倍数５５倍（１７．４ｄＢ）和６４倍（１８．１ｄＢ）的增益,对应的最大单脉冲能量（峰值功率）分别为０．３８４ｎＪ（７５２Ｗ）０．４５２ｎＪ（１２９５Ｗ）,脉冲重复率为２０．８