非周期二进制/M进制信号激励下非线性系统的非周期共振研究

研究单一非周期二进制或M进制信号激励下一类非线性系统的非周期共振现象及其度量方法,重点探讨了系统参数引起的非周期共振.提出了适用于非周期共振度量的响应幅值增益指标,并结合互相关系数和误码率展开研究.结果发现,互相关系数能够较好地描述系统输出和输入信号之间的同步性及波形相似性但无法刻画信号通过系统后被放大的程度.响应幅值增益能够较好地描述信号通过系统后幅值被放大的程度,但无法反映系统输出和输入信号之间的同步性及波形相似性.非周期共振发生在互相关系数取谷值和响应幅值增益取峰值处,且两种指标曲线反映的共振点相同.误码率在合适的阈值下可以描述系统输出和输入信号之间的同步性以及非周期信号通过系统后被放大的程度,误码率曲线可以直接给出非周期共振的共振区.单一非周期二进制或M进制信号激励下的非线性系统可以发生非周期共振,其共振效果需要综合互相关系数、响应幅值增益、误码率等指标进行度量.     

周期性分层介质高反射区范围的分析与估计

对于具有周期单元的分层介质材料高反射区的波长范围，提供一种简明的估计分析方法.基于Floquet定理，分析了有限周期单元分层介质的光子带隙特性，给出分层介质的高反射区波长范围.讨论了分层介质高反射区和周期单元禁带之间的关系.计算表明，高反射区和周期单元禁带的中心波长彼此一致.并且，随着分层介质周期单元数的增多，高反射区的深度和带宽就越接近于周期单元禁带的深度和宽度.最后，讨论周期分层介质的光子带隙特性与入射角及其与极化的变化关系. 关键词： 分层介质 带隙特性 周期单元 高反射区     

自抽运光参变振荡器的特性分析

推导了稳态运行的自抽运单共振光参变振荡器(Self-Pumped Singly Resonant Optical Parametric Oscillator,SPSRO)的功率特性表达式.分析了环形谐振腔的结构特性,外部抽运波、激光、信号波的高斯光束聚焦特性,二阶非线性作用过程中的相位失配,以及四能级激光增益介质的端面抽运特性.以掺钕的周期极化铌酸锂(Nd:PPLN)同时作为激光增益和二阶非线性介质,分析了自抽运单共振光参变振荡器的阈值和输出信号波的功率特性.结果可应用于分析一般激光器和单共振光参变振荡器的功率特性.     

局域共振型加筋板的弯曲波带隙与减振特性

通过在加筋板结构上附加周期性排列的"弹簧-质量"共振子单元,构造了一种局域共振型加筋板结构.针对这种新型结构,基于有限元法和周期结构Bloch定理,建立了其弹性波传播与振动特性理论计算方法;采用该方法深入研究了局域共振型加筋板的弯曲波带隙特性和减振特性.研究表明,局域共振子能够对加筋板的弯曲波传播特性产生显著影响,一方面使其产生更加低频的带隙,另一方面还能拓宽其中高频带隙.进一步深入分析了共振子的弹簧刚度、共振子的质量对带隙特性和减振特性的影响,发现了有价值的带隙调控现象、规律和减振特性,可为局域共振型加筋板的带隙特性设计与工程减振应用提供理论指导和有益参考.     

加入增益介质的表面等离子体激元耦合共振波导传输特性理论研究

将增益介质加入金属环构成的表面等离子体激元耦合共振波导,利用传输矩阵及时域有限差分方法研究了不同增益系数下该耦合共振波导的透射谱线、色散关系以及群折射率.结果表明,增益介质共振频率附近的反常色散及正常色散变化能有效影响由共振波导几何结构决定的色散关系曲线,且具有相反的效果,分别使其变得平坦和陡峭,从而放大和缩小由共振波导几何结构决定的群折射率.另外,增益系数随外加抽运光改变的特点使得加入增益介质的耦合共振波导具有传输性能可灵活调节特性.文章的研究对促进耦合共振波导在高密度光学集成中的广泛应用具有积极意义. 关键词： 增益介质 耦合共振波导 表面等离子体激元 群折射率     

具有复介电常量二维光子晶体的特性研究

采用平面波展开法,通过数值模拟研究了具有复介电常量的二维光子晶体的能带结构和光传输特性,重点讨论介电常量的虚部为负值情形时对传输特性的影响。研究表明由于光子带隙的存在有效地抑制了频率位于带隙内光的自发辐射。当在介质中掺入具有增益特性的杂质时,即使两种介质的介电常量相差很小,在靠近光子带隙边缘,出现了较强的受激辐射放大。通常在带隙的边缘处,光子晶体的群速度较小,而激光阈值正比于群速度的平方,当群速度很小时,激光阈值将大大减小。这为实现零阈值激光器提供了基础,也为制作光放大微器件提供了一个有益的理论参考。     

二维排列共振吸收介质的光学特性研究

从理论上提出了一种二维排列的共振吸收介质阵列，计算了介质阵列的透射、反射与吸收光谱，发现存在着类似一维主动光子晶体中的共振光子带隙，并且这种结构的布里渊区边界点与二维阵列中原子之间的频率共振是产生这种共振带隙的必要条件. 本文还进一步分析了光子带隙与结构参数、二维阵列中原子共振中心以及吸收线宽之间的依赖关系. 关键词： 二维共振吸收介质阵列 布里渊区 光子晶体     

循环四能级相干原子介质中的光增益

我们在一个循环四能级相干原子系统中,理论研究了抽运场与调制场强度对信号场增益的作用。研究表明,在循环四能级相干原子介质中,调制场改变了四个能级间的粒子数布居分布,导致信号场被增益放大。对于N型四能级原子系统,当加入微小的调制场(调制场强度与信号场相等)时,共振处信号增益峰值提高了12倍。相干抽运场诱导信号场放大,且改变抽运场强度可以实现信号场由对应粒子数反转增益到无粒子数反转增益。且随着抽运场强度增加,共振增益的取值先变大后变小。该循环系统在光放大及增益效应研究中可能有重要应用。     

光波在一维周期介质中传播的色散和反射

从光的电磁理论出发导出了光在一维周期介质中的特性矩阵的表达式. 运用特性矩阵方法对光在周期介质中的色散关系、光子带隙、反射率光谱等特性进行了数值模拟和理论分析,在此基础上还讨论了与光子带隙相应的反常折射率.     

混合准周期异质结构的带隙补偿与展宽

基于一维光子晶体异质结构的多帯隙交叠补偿思想,提出了一种新颖的混合准周期级联结构,用于扩大全方位光子带隙.该全方位反射器结构由Fibonacci准周期结构和Thue-Morse准周期结构级联构成,研究表明,相比单种准周期结构,其全方位光子带隙宽度有显著提高.系统研究了结构参数(如周期数、阶数、介质折射率和厚度)对该结构光子带隙的影响,通过与周期结构带隙特性的比较,分析了准周期结构易于实现多带隙交叠的原因,为更复杂带隙结构的补偿和展宽奠定了设计基础.     

Experimental Study on High Power and Efficiency Fiber Amplifier Module

l.IntroductionErbium-doPedfiberamp1ifier(EDFA)isattractiveinall-opticalcommunicationsys-temsduetoitSsuperiorityofhighgain,broadbandwidth,lownoiseandhighPOwer.Whenusedinhigh-sPeed,long-haulcommunicationanddistributionsystems,suchassolitoncommunication,WDM,FDM,AM-VSB,CATV,etc.,EDFAisdemandedofhighsignaloutputPowerbesidebroadbandwidth,lowdistortionandcrossta]k.ToobtainlargeoutputPowerwil1relatetomanyproblemslikethefibermaterial,pumpinglaser,fibcrcomPonent,manufacturetechnologyanddesig…     

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性, 采用熔融淬火法研制了Er³⁺离子掺杂的Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃, 测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7 μm波段荧光光谱, 利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er³⁺离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7 μm波段受激发射截面. 在此基础上, 建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er³⁺微结构光纤2.7 μm波段中红外信号的放大模型, 理论上研究了其作为2.7 μm波段中红外信号增益介质时的光放大特性. 结果显示, 硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性. 在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上, 最大小信号增益超过了40 dB, 高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm (2696—2816 nm). 研究表明, Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤是一种理想的可应用于2.7 μm波段中红外宽带放大器的增益介质.     

高功率激光放大器中光束的成丝和B积分

研究了高功率激光放大器中光束的成丝问题,利用弗兰兹－诺德威克（Frantz-Nodvik)模型将准稳态波动议程推广到介质有饱和增益的情形,进而得到高功率激光放大器中小尺度调制的传输方程,在小信号增益和饱和增益情形下,分别得到了小尺度调制方程的精确解析解和数值解。结果表明,对于相同的输入光强,增益使小尺度调制增益谱的范围加宽,最快增长频率增高,最大增长率提高;同时,在放大介质中,小尺度调制的最快增长频率和最大增长率还随传输距离变化,增益饱和效应使小尺度调制的增长速度以及B积分的增长低于无饱和放大情形。     

Pressure Dependence of the Small-Signal Gain and Saturation Intensity of a Copper Bromide Laser

A pair of copper bromide lasers in an oscillator-amplifier configuration is used to investigate the small signal gain and saturation intensity as amplifying parameters and output power of lasers, versus pressure of buffer gas. It is shown that the amplifying parameters and laser output power have a maximum value at optimum buffer gas pressure of 11 Torr. The challenge between microscopic parameters such as stimulated emission cross section, laser upper level lifetime, and population inversion, which determine the values of laser characteristics respective to the operational pressure of buffer gas, are investigated. Thus an optimum delay time of about 10 ns is determined, and a maximum output power equivalent to about 12 W is extracted. The amplifying parameters and measured output power of laser versus delay times show some local maxima and minima at the delay time interval of 6-43 ns.     

电子倍增CCD(EMCCD)的噪声特性分析

介绍了EMCCD的结构原理,详细分析了EMCCD的噪声来源。利用在EMCCD芯片内嵌入独特的全固态电子倍增结构,实现放大信号,抑制噪声的功能。通过对几种主要噪声的数学模型进行分析,总结出EMCCD噪声的3点特性：EM增益有效抑制了读出噪声;EM增益过程产生的噪声因子对倍增结构之前的噪声有放大作用;时钟感生电荷（CIC）的影响在EMCCD中变得重要。提高增益、深度制冷、时钟波形优化等方法可有效抑制噪声。     

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。     

Pressure dependence of small signal gain and saturation intensity of a gold-vapor laser using various buffer gases in gain medium

A pair of gold-vapor laser (627.8 nm) in an oscillator-amplifier configuration was used to investigate the small signal gain, g₀, and saturation intensity, I_s, as amplifying parameters, versus pressure at various types of buffer gas. It was shown that the small signal gain decreases and saturation intensity increases linearly with increasing the pressure. Moreover, the values of these parameters are different using various gas mixtures in gain medium. Both parameters were estimated to be more at helium buffer gas atmosphere than that of neon or their mixed ones.     

双程掺镱光纤放大器的增益特征及优化

比较了掺钕光纤和掺镱光纤对1064 nm光放大的特点.基于速率方程和传输方程,数值分析了在915 nm泵浦下双程掺镱光纤放大器的增益特征，并且和传统的单程放大进行了比较.分析了信号光和泵浦光，以及粒子数沿着光纤方向的分布特点.最后对双程掺镱光纤放大器进行了优化.     

Synchronization effect on the small-signal gain and saturation intensity of a CuBr laser

A pair of copper bromide laser in an oscillator–amplifier configuration was used to investigate the small signal gain and saturation intensity as amplifying parameters, versus delay time of triggering between lasers. The maximum amplifying parameters and output power of 0.07 cm^?1, 43 μJ cm^?2, and 9 W were measured, respectively at optimum delay time of about 10 ns. The amplifying parameters and measured output power of laser versus delay times between intervals of 6–43 ns, shows some local maxima and minima. The output power extracted from the amplifier exceeds that achieved with the same device as the oscillator by more than 60%.     

一种增益可调掺铒光纤放大器的研究

在所设计的增益可调掺铒光纤放大器中,采用可编程控制器PC机控制可变直流电压源引发压电陶瓷的电致伸缩效应,导致光纤布拉格光栅的Bragg波长发生漂移,实现被调制参数的变化.分析了双光纤光栅受到压电陶瓷电致伸缩效应时的反射谱变化规律和增益可调掺铒光纤放大器的放大特性.由该放大器的增益与输入信号功率的关系得出小的波长间隔,增益较小,但控制范围较大;大的波长间隔,增益较大,但控制范围较小的结论.在输入宽带光源时,得到两光纤布拉格光栅在不同中心波长之差时的掺铒光纤放大器的增益特性.