超短脉冲激光再生与多程放大器的理论分析与实验建立.理论部分

从半经典理论的麦克斯韦－布洛赫方程出发,对种子激光脉冲在再生和多程放大器中的放大过程进行了分析,结合实际的物理条件得出了放大器的峰值输出的解析表达式,并详细地分析了放大器的损耗和增益对峰值输出的提高和稳定的影响．得出了一些对实际搭建工作具有指导意义的结论．     

高功率激光放大器动力学的理论研究

详细分析了弛豫作用在高功率激光器中对反转粒子数的影响,在经典速率方程理论的基础上,推导了包含弛豫作用的一般性速率方程,讨论了弛豫效应与放大器总体性能之间的关系,并给出具体放大器的计算实例,对于优化放大器的设计具有实际意义。     

增益竞争双波长放大单频光纤放大器理论研究

引入增益竞争是抑制单频光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)的有效方式. 在单频光纤放大器的基础上, 推导了描述增益竞争双波长放大单频掺镱双包层光纤放大器的稳态速率方程组, 建立了增益竞争双波长放大单频光纤放大器的理论模型; 利用建立的理论模型模拟分析了信号光波长间隔、 信号光种子功率比、 抽运方式和增益光纤长度等因素对放大器的单频激光输出 效率以及SBS抑制效果的影响.     

回旋速调管放大器时域非线性理论与模拟

研究了一种回旋速调管放大器时域非线性理论模型.该模型由广义电报方程来表示回旋速调管内的电磁场,采用引导中心近似的电子运动方程来推动粒子,由粒子更新得到的电流密度为源激励电磁场.基于上述理论模型,从回旋速调管电子注横向速度满足高斯分布出发,建立了速度分散的分布模型,编写了相应的时域非线性注波互作用模拟程序,对回旋速调管放大器的注波互作用进行了深入的分析和研究,并应用粒子模拟软件与自洽非线性模拟程序进行对比验证,两者结果基本一致.     

掺铒光纤放大器中抽运问题的理论分析

依据掺铒光纤放大器的速率方程和光传输方程,在不计放大自发辐射的情况下,得出了抽运功率和信号增益在放大器中沿光纤分布的隐函形式的解析表达式,并利用数值模拟对三种抽运方式下的放大器特性进行了分析。     

硅基拉曼放大器增益的理论分析

提出了硅波导中受激拉曼散射信号光获得正增益的理论分析方法,并对关键参量自由载流子寿命和抽运光功率做了分析,得到了可以获得正增益的自由载流子寿命阈值公式,抽运光功率阈值.研究了抽运方式对于硅基拉曼放大器增益的影响,并指出采用双向抽运方式可以使拉曼增益大大提高. 关键词： 硅基放大器 拉曼放大器 抽运方式     

自由电子激光放大器的理论分析

本文从单粒子模型出发,对自由电子激光放大器在小信号情形下的工作机理与参量特性进行了比较详细的分析与讨论,结果表明自由电子激光放大器实质上是电子束与快迴旋波的相互作用,而电子在轴向均匀静磁场及横向周期静磁场中运动的迴旋谐振条件对这种相互作用有重大的影响,本文对放大器的参量(如电子束的电压和电流密度、轴向及横向静磁场强度、横向静磁场波长等)与放大器的中心工作频率、放大带宽、小信号增益和放大电磁波的波数的关系进行了数值计算,并指出了最佳设计的途径,经过适当设计,自由电子激光放大器的小信号增益达到10^-2厘米^-1或1米的e倍距离并有足够的带宽是不难的。 关键词：     

基于线性光放大器的全光逻辑异或门理论分析

基于速率方程建立了线性光放大器(LOA)的数值模型,模拟了线性光放大器的增益钳制特性。与对称结构马赫曾德尔干涉仪(MZI)的传输矩阵相结合,构建了线性光放大器马赫曾德尔干涉仪全光逻辑异或门模型,实现了两路40Gbit/s信号的异或运算。与传统的半导体光放大器(SOA)构成的马赫曾德尔干涉仪型异或门进行了比较,从器件结构上对两种异或门运算结果的差异给出了解释。结果表明,线性光放大器具有平坦的增益特性,对输入信号的扰动具有不敏感性,垂直光场缩短了载流子恢复时间;线性光放大器马赫曾德尔干涉仪结构可以实现异或运算;利用差分相位法可以解决载流子恢复时间对信号处理速度的限制,合理地选择延迟时间能获得较好的运算结果;输出信号具有眼图张开度大、消光比高、峰值啁啾小、对波长变化不敏感等优点。     

缓变截面波导型回旋共振放大器理论

本文先采用波动法对缓变截面波导型回旋共振放大器进行理论分析,推导出它的色散方程,这仅适用于小信号情况。另外还利用场与电子流的动功率守恒定理对这类放大器进行理论计算,它可不受小信号限制,可用来计算放大器的饱和输出功率和效率。针对由三段角锥组成的变截面波导系统,对这放大器进行了具体计算。理论计算表明:这种结构的放大器的突出优点是在高功率输出下磁场变化对输出功率影响较小。此外,与均匀波导的同类放大器相比,在相同的输出功率与增益下有更宽的工作频带,互作用长度则有所缩短。 关键词：     

新型全光逻辑与门的理论和实验研究

提出一种基于级联单端半导体光放大器（SOA）中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门， 建立了该方案的理论模型，数值模拟和实验实现了10Gb/s的全光逻辑与运算功能，分析了逻辑与运算结果与输入信号功率和消光比之间的关系，理论分析结果与实验结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑与门     

一种新型宽带光纤拉曼放大器的理论研究

主要比较分析了光子晶体光纤在设计宽带光纤拉曼放大器上的优越性。简化了多波长宽带光纤拉曼放大器功率耦合方程,分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小。首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,再利用平均功率分析方法,采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小,设计出了具有较宽平坦增益带宽的光纤拉曼放大器。分别对光子晶体光纤和色散位移光纤进行了模拟计算,仿真结果表明光子晶体光纤可以用来设计成短长度、高效的光纤拉曼放大器。     

行波放大器增益饱和特性理论研究

以行波放大器速率方程为基础，采用传输矩阵方法，对行波放大器的增益饱和特性进行了理论研究，讨论了增益饱和特性对电流注入水平，腔面反射率的依赖关系，以及俄歇复合过程在行波放大器增益放大的作用，虽然俄歇复合过程可能提高饱和光强，但它会降低量子效率及非饱和增益，对器件的实际工作特性没有益处。     

新型结构可调谐全光波长转换器的理论与实验研究

可调谐波长转换器是智能化光网络中的关键光电子器件. 提出了一种基于半导体光放大器的环形激光器实现连续可调全光波长转换的方案，建立了该方案的理论模型. 理论计算和实际测定了不同条件下波长转换的输出特性，实验结果与理论计算基本符合. 实验中实现了40nm范围内连续可调、转换速率为2.5Gb/s的交叉增益调制型波长转换. 关键词： 可调谐波长转换 半导体光放大器 环形腔     

铋基掺铒光纤放大器宽带放大特性的理论研究

研制了铋酸盐基质掺铒玻璃43Bi2O3-30B2O3-27SiO2,测试分析了玻璃中Er3+离子的光谱性质。结合获得的Er3+离子光谱参数,建立了一个以该铋基掺铒玻璃作为放大器增益介质时Er3+离子跃迁的三能级理论模型,研究了铋基掺铒玻璃光纤放大器(Bi-EDFA)的信号放大特性。研究显示,单波长输入情形下,Bi-EDFA具有大于40dB的信号增益和75nm的3dB波长带宽。同时,相比于硅基掺铒光纤放大器(Si-EDFA),Bi-EDFA具有优异的多波长信号宽带放大和低噪声特性,低噪声系数(~5.5dB)可维持至1610nm波长之外。结果表明,铋基掺铒玻璃光纤放大器是一种单位长度增益极高和宽带放大能力的小型化掺铒光纤放大器,适合于WDM系统的集成化需求。     

有正向散射反馈的背向喇曼放大器理论

对各种非线性光学应用来讲,背向喇曼散射放大器是一种受欢迎的对象.本文为小型系统的设计给出了有正向散射反馈的背向喇曼放大器的理论.它可用来估计实验的主要定性特征.     

掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器的理论与实验研究

抽运波长为0.98μm时,考虑合作上转换、交叉弛豫、激发态吸收等上转换机理给出了掺Er及Yb-Er共掺系统的速率方程,并利用二维波导的有限元理论及包含正反向放大的自发辐射的场传输方程,建立了一套分析光波导放大器增益特性的综合理论模型。得到掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器增益与波导长度、抽运功率、掺杂浓度等多个参量的关系,绘制出具有实用性的优化设计曲线。将该理论模型应用于实际制作的Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器,结果与实验数据相符。     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

自由电子激光理论的经典近似

根据单粒子模型阐述了自由电子激光放大器的工作原理.讨论电子在周期性静磁场中与辐射场的作用,给出较清晰的物理图象.     

三维回旋自共振微波放大器的理论计算

给出了三维回旋自共振微波放大器（ＣＡＲＭ）的电于运动方程和光场演化方程，并在忽略束流空间电荷效应的前提下，编制了单模放大器程序。利用数值模拟详细考察了电子束束流质量对微波输出功率的影响，模拟结果与实验值符合得很好。     

双向抽运钛宝石啁啾脉冲激光多通放大的理论与实验研究

以双向抽运方式为基点，提出了新的、更接近实际的多通放大计算模型与方法，系统地计算分析了共焦腔双向抽运钛宝石激光放大器的放大特性，进而采用新的放大构型完成了啁啾脉冲多通放大．将实验结果与理论计算进行了比较，两者符合得很好．这种放大器大大减少了放大次数并彻底避免了再生腔必需的诸多光电元件 关键词：