消逝波激励的双波段光纤回音壁模式激光辐射

将石英光纤浸入低折射率的染料溶液中后构成圆柱形微腔.采用轴向光抽运消逝波激励激光增益的方式,使增益区域局限在圆柱形微腔回音壁模式的模场区域内,由此显著地提高了抽运效率,增加了沿光纤轴向的增益长度.在一根石英光纤的轴向分段填入浓度同为2×10^-3mol/L的罗丹明6G和罗丹明B乙醇溶液,在567—576nm 和592—600nm的两个波长范围内同时获得回音壁模式的激光辐射;分段填入浓度为8×10^-4和8×10^-3mol/L的罗丹明B乙醇溶液, 关键词： 消逝波激励 圆柱形微腔 回音壁模式 双波段激光辐射     

光纤回音壁模式激光产生长度的实验与理论研究

采用沿光纤轴向光抽运消逝场激励增益的方式,获得了沿光纤轴向较长范围的回音壁模式激光辐射.研究了这种激光器的激光产生长度与抽运能量间的关系.实验发现:当抽运能量刚超过激光产生阈值时,激光产生长度迅速增长;随抽运能量的继续增加,产生长度的增长趋势变缓;产生长度随抽运能量的变化关系决定于增益包层溶液的染料浓度和溶液折射率.根据抽运光沿光纤轴向以受抑全反射方式传播的物理特性,在抽运能量中引入了遵循比尔吸收定律的指数衰减函数,结合消逝场激励增益的回音壁模式激光理论,在分析系统增益和损耗的基础上由激光阈值条件推导出了 关键词： 回音壁模式 受抑全反射 消逝场 激光产生长度     

回音壁模式光纤激光器的阈值特性研究

研究了一种新型光纤激光器——消逝波激励的回音壁模式光纤激光器的阈值特性.将不同直径的石英光纤分别浸入低折射率的罗丹明6G乙醇和乙二醇混合溶液中,采用沿光纤轴向光抽运消逝波激励染料增益的方式,发现回音壁模式光纤激光辐射的阈值能量和混合溶液的折射率存在不同的依赖关系.随折射率的增加,对小直径光纤,阈值能量随之增加;对大直径光纤,阈值能量单调缓慢递减;对直径适中的光纤,阈值能量先减后增,存在一个和最小阈值能量对应的最佳折射率.用消逝波激励的回音壁模式激光理论,导出了回音壁模式光纤激光的阈值能量公式.理论计算曲线 关键词： 光纤激光器 回音壁模式 激光阈值 消逝波     

偏斜光线抽运下的回音壁模式光纤激光辐射特性

研究了偏斜光线抽运下的回音壁模式光纤激光辐射特性.实验发现,在抽运光以偏斜光线方式沿光纤的近轴向抽运时,回音壁模式的光纤激光辐射中,既存在光电矢量和光纤径向垂直的横电波(TE),也存在光电矢量和光纤径向平行的横磁波(TM);随增益包层染料溶液折射率的增加,径向模式数和角模式数相同的TE波和TM波之间的波长差单调减小,回音壁模式激光辐射的中心波长向短波方向移动,辐射的波长范围变窄.用回音壁模式激光的辐射理论结合激光染料的四能级模型,满意地解释了实验结果.     

轴向隐失波激励的回音壁模式光纤激光器

采用轴向隐失波激励增益的方式,使激光增益区域局限在光纤回音壁模式的模场区域内,显著地降低了回音壁模式光纤激光辐射的抽运阈值,由此形成一种低阈值的回音壁模式光纤激光器.在微焦耳量级的低抽运能量条件下,用回音壁模式光纤激光器研究了激光染料的浓度效应.实验结果表明,随着激光染料浓度的增加,回音壁模式激光辐射的波长向长波方向移动,激光波长范围变宽.用回音壁模式染料激光的四能级模型得到激光上能级和所有能级上的分子数比值γ(λ)曲线后,很好地解释了实验结果.低抽运阈值的回音壁模式光纤激光器,为研究液体激光现象提供了极为便利的手段.     

微流芯片中消逝波激励的荧光辐射特性研究

将石英裸光纤植入聚二甲基硅氧烷基片的微流道中,采用沿光纤轴向光抽运、消逝场激励染料分子的方式,在基片微流道中获得均匀的荧光辐射.实验发现,荧光辐射的强度随光纤轴向距离的增加而衰减,光纤包层溶液折射率越大,荧光沿光纤轴向的衰减越突出;包层溶液中染料浓度越大,荧光沿光纤轴向的衰减也越突出;通过选择适当的包层溶液折射率以及染料浓度可以获得沿光纤轴向接近均匀的荧光辐射.用消逝波激励荧光的辐射理论计算了荧光光强沿光纤轴向的变化,计算结果与实验符合较好.在此基础上,设计并制作了一种具有三个通道的聚二甲基硅氧烷基片,通过在三个微流道中分别注入染料浓度均为0.1 mmol的罗丹明640、罗丹明B及罗丹明6 G的乙醇染料溶液,采用沿光纤轴向消逝波光激励方式,在一块聚二甲基硅氧烷基片上同时实现了三个不同波段的荧光辐射.     

倏逝波抽运的回音壁模式激光增益计算

倏逝波抽运条件下的回音壁模式光纤激光器增益计算,涉及抽运光束在光纤内的角度分布函数及其数值计算。基于射线光学理论,推导出了高斯分布光束及均匀分布光束经透镜耦合后在光纤内表面的角度分布函数;采用复合辛普生数值积分公式对分布函数进行了数值计算,并用分布函数计算的结果研究了抽运光沿光纤轴向以受抑全反射方式传播时产生的回音壁模式激光的增益特性。所得结果对这类光纤激光器的研究具有理论和实验参考价值。     

用激光增益获取弱增益拉曼模式的受激拉曼散射光谱

当酒精的弱增益拉曼模式处于罗丹明640染料分子的激光增益范围时，在由悬垂液滴构成的圆形谐振腔中，观察到乙醇分子C—H伸缩系列模中多个弱增益拉曼模式的受激拉曼散射（SRS）光谱.随着抽运光的增强，迅速增长的强增益拉曼模式的受激辐射抑制了其他弱增益模式的SRS，并导致染料激光的完全淬灭.通过分析圆形腔腔模的光子速率方程和激光染料分子的三能级粒子数速率方程，解释了观察到的实验现象. 关键词： 受激拉曼散射 悬垂液滴 弱拉曼增益模式 激光增益     

消逝场耦合圆柱形微腔中回音壁模式结构的实验研究

采用石英圆柱形微腔与锥形光纤通过消逝场耦合的方式,在实验上观察到了不同半径的柱形微腔中清晰的回音壁模式,耦合效率接近10%. 利用柱形微腔回音壁模式位置和间隔的解析近似公式,对实验所得的透射光谱做了模式的精确标定,共振波长的实验值和标定值间的误差小于0.05nm. 引入回音壁模式的“模场半径”概念,由“模场半径”计算出的模式间隔和实验测量值之间符合很好. 利用透射光谱中的共振波长和理论标定波长间的差值,得到了实验光谱范围内(1295—1320nm)石英光纤的色散曲线,折射率精度达10^-5. 关键词： 圆柱形微腔 回音壁模式 模式标定 模场半径     

聚二甲基硅氧烷微流道中光流控荧光共振能量转移激光

将单一折射率的石英裸光纤植入由聚二甲基硅氧烷构成的基片微流道中,以低折射率的罗丹明B(RhB)和吡啶821(LDS821)乙醇溶液构成的供体和受体对作为激光增益介质.采用沿光纤轴向消逝波抽运方式,首先以波长为532nm的连续波激光器作为激励光,对荧光共振能量转移特性参数进行了研究.然后以波长为532nm的脉冲激光器作为抽运光,通过直接激励供体分子RhB,并将其能量转移给临近的受体分子LDS821,在不改变抽运光波长的条件下,实现了较低阈值(1.26μJ/mm~2)的受体LDS821激光辐射.     

Linearly polarised three-colour lasing emission from an evanescent wave pumped and gain coupled fibre laser

A novel Whispering--Gallery--Mode (WGM) fibre laser, emitting linearly polarised three-colour light, is demonstrated by pumping and gain coupling with evanescent waves. The pump light is longitudinally coupled into a bare optical fibre immersed in a dye solution of lower refractive index. The dye molecules around the bare fibre are excited by the evanescent waves of pump light when they propagate along the fibre in a total internal reflection. When the pump beam within the fibre is a meridian beam, the WGM lasing emission from the fibre laser is a linearly polarised transverse electric wave, while it is a mixed wave of the linearly polarised transverse electric and magnetic waves if the pump beam is a skew beam within the fibre. Because the excited molecules are located within the evanescent field of WGM, a good spatial overlap between the dye gain and the evanescent field leads to a high pumping efficiency and a longer gain distance along the fibre. Once the bare fibre is inserted into three glass capillaries filled with Rhodamine 6G, 610 and 640 dye solutions, respectively, WGM laser oscillations at the wavelengths of 567--575, 605--614 and 656--666~nm occur simultaneously, and a linearly polarised three-colour lasing emission is achieved in a single optical fibre.     

柱形微腔回音壁激光光谱模式的精确标定

由柱形微腔中回音壁模式满足的本征值方程,得到确定回音壁模式位置和间距的近似解析公式。以此近似解析公式,首次对直径在215～328 μm间的5个柱形微腔回音壁激光光谱做了模式标定。在用近似解析公式对柱形微腔激光光谱的数值作拟合的计算中,除了回音壁模的径向模式数(l)和角动量模式数(n)外无需其他拟合参数,解析公式的拟合值和实验激光光谱波长值间的偏差小于0.05 nm,拟合结果精确可靠。柱形微腔回音壁激光光谱模式的精确标定在模式的场分布计算以及频移型微腔生物传感器的研究应用中具有重要作用,文章介绍的方法亦可应用于柱形微腔直径和折射率的精密测量。     

一种结构新颖的L波段掺铒光纤激光器

提出了一种结构新颖的L波段环形腔掺铒光纤激光器。用掺铒光纤作为增益介,采用980nm激光器作为前向抽运源,利用起偏器和偏振控制器获得L波段激光,利用光环形器将后向的放大自发辐射再引入铒光纤的前端,重复利用。当抽运功率为103mW时得到了阈值功率约为23．87mW,输出功率达6．34mW的激光输出,斜率效率约为8．05％,与没有重复利用后向放大自发辐射谱的掺铒光纤激光器做比较,该结构对L波段掺铒光纤激光器的性能有明显的提升作用。对于长度不合适的铒纤,在没有重复利用后向放大自发辐射谱时没有获得激光输出;而在利用后向放大自发辐射后,在阈值功率约为88mW时得到了激光输出,从而很好地证明了上述结论。     

Laser amplification in an optical fiber by evanescent field coupling

A laser signal propagating in an optical fiber is amplified by the evanescent field interacting with the excited Rhodamine 6 G solution surrounding the fiber. A small signal gain of 430 at 600 nm has been measured in a long fiber with a 2 cm long fiber optic amplifier.