样品吸收对光纤共振拉曼光谱强度的影响

在液芯光纤内产生共振拉曼效应，拉曼光谱强度可以提高１０＾９倍，样品吸收峰及浓度都影响拉曼光谱强度。样品浓度决定光纤的最佳长度。     

液芯光纤方法研究溶剂对分子拉曼光谱强度的影响

液芯光纤可以大幅度提高拉曼光谱强度. 本文用液芯光纤方法测量了CCl4 在CS2 和C6H5Br中不同浓度下459 cm-1,314 cm-1和218 cm-1的拉曼光谱强度,验证了一些溶剂使某些分子拉曼光谱增强的溶剂效应.     

脉冲抽运掺镱脉冲光纤放大器理论研究

对主振荡功率放大器(MOPA)方式脉冲抽运双包层掺镱脉冲光纤放大器进行了理论研究,分析了放大中抽运脉冲、激光脉冲和拉曼斯托克斯光脉冲的相互作用过程.对增益光纤中上能级粒子数密度随抽运时间的变化进行了分析,求出了最佳抽运脉冲宽度.随着抽运功率的增加,放大过程中出现的受激拉曼效应(SRS)将抑制激光脉冲能量的增加,当采用最佳抽运功率时激光脉冲的能量可达到最大值.分析了光纤长度、纤芯直径对最佳抽运功率、激光脉冲和一级斯托克斯光脉冲的影响.结果表明,当最佳抽运功率时,采用纤芯较粗、长度较短的增益光纤,可以抑制受激拉曼效应,提高激光脉冲的能量与峰值功率.     

四磺酸基苯基卟啉荧光增强苯的高阶受激拉曼散射

报道了在液芯光纤内利用四磺酸基苯基卟啉荧光增强苯的高阶受激拉曼散射实验研究. 实验表明:利用荧光效应显著增强苯的高阶受激拉曼谱线的强度;高阶Stokes谱线的阈值明显降低;随着Stokes谱线阶数的增加,Stokes谱线宽度变窄. 用3.55 mJ小能量激光实现了液芯光纤内生物分子荧光增强受激拉曼散射. 此技术对实现宽带受激辐射、种子激光、生物大分子结构研究和生物分子的非生物利用等领域有广阔的应用前景. 关键词： 受激拉曼散射 荧光 液芯光纤     

液芯光纤共振拉曼光谱法检测水中生物分子研究

拉曼光谱是研究水中生物分子重要的有效方法之一,然而由于拉曼散射截面小,特别是水分子的电子激发态能级高,因此水中生物分子的拉曼光谱测量甚为困难。将液芯光纤技术和共振拉曼技术结合起来,可大幅度提高拉曼光谱强度。实验中用可以获得最大的共振拉曼光谱强度的514.5 nm Ar+离子激光激发,分别用石英和Teflon液芯光纤对水中β-胡萝卜素生物分子进行了痕量检测研究。结果表明应用石英液芯光纤和Teflon液芯光纤可分别检测浓度为10-7～10-9mol·L-1和10-9～10-10mol·L-1的β-胡萝卜素。     

光纤中的拉曼效应

在液芯光纤内产生拉曼效应,可以增强自发拉曼、共振拉曼光谱强度10^3倍;降低受激拉曼光谱荫值功率为10^-1．光纤内拉曼效应在科学研究和教学方面都有广泛应用．     

罗丹明B荧光增强苯受激拉曼散射研究

将液芯光纤技术与荧光增强受激拉曼散射技术相结合,能够大大增强受激拉曼散射光谱强度,降低受激拉曼散射阈值。通过对罗丹明B苯溶液在液芯光纤中的受激拉曼散射进行研究,结果表明:荧光染料Rhodamine B可以降低苯溶液的各阶受激拉曼散射阈值近一个数量级;在一定浓度范围内(10-6mol/L~10-8mol/L)各阶Stokes阈值随浓度降低而降低,并在理论上给出了解释。并且理论推导了在荧光种子作用下的四阶耦合波方程。液芯光纤中的受激拉曼光谱技术在对实现宽带受激辐射激光器、种子激光,以及生物大分子结构研究、生物分子的非生物过程研究等领域等有光明应用前景。     

液芯光纤光谱仪

液芯光纤可以使拉曼光谱强度提高103倍。将液芯光纤既作为样品池又作为前置放大系统,研制成功了体积小、重量轻、成本低、灵敏度高的小型拉曼光谱仪。结果表明:通过对液体及溶在液体中的样品进行自发拉曼光谱、共振拉曼光谱的测量,获得了理想的拉曼光谱。     

苯C—H伸缩振动弱增益模式的受激拉曼散射

对苯的长拉曼振动模式C—H(3060 cm^-1线)伸缩振动的一阶受激拉曼散射进行了实验研究.利用在苯溶液中加入甲苯溶液,在液芯光纤内实现了苯的全对称C—H伸缩振动3060 cm^-1线的受激拉曼散射.利用等离子体解释了这一增强机理. 关键词： 液芯光纤 受激拉曼散射 等离子体     

用液芯光纤研究stokes/anti-stokes拉曼强度比测温

液芯光纤可以使拉曼光谱强度提高103倍。研究了在stokes/anti stokes拉曼光谱强度比测温中如何获得理想测温结果的方法。用长为5.20m、内径为50μm的含C6H6和CCl4混合液体的液芯光纤,获得了高强度CCl4的±218cm-1,±314cm-1和±459cm-1的拉曼光谱。利用各光谱带的stokes与anti stokes的强度比(Is/Ia),确定了液芯光纤所在处的温度。实验结果表明,±459cm-1的强度比的实验值与理论值符合得很好,±218cm-1为较好,±314cm-1稍差一些。从理论和实验两方面总结了拉曼频移、光纤损耗、溶剂效应、仪器响应等对测温结果的影响。     

双重瑞利散射导致的多路干涉噪声对光纤喇曼放大器噪声系数的影响

在没有对喇曼增益分布做任何假设的情况下,利用所推导的光纤喇曼放大器噪声系数的解析表达式,研究了不同光纤长度、不同信号输入功率、不同增益、不同瑞利散射下双重瑞利散射导致的多路干涉噪声对喇曼放大器噪声系数的影响.结果表明随着光纤长度,信号输入功率、喇曼增益和瑞利散射的增加,多路干涉噪声对噪声系数的劣化越严重.但通过合理的优化光纤长度、控制喇曼增益可以取得噪声和增益间的最佳平衡.     

An effective numerical method for gain profile optimizations of multi pumped fiber Raman amplifiers

In this paper, we have solved propagation equations of multi-pump fiber Raman amplifier using Runge–Kutta (RK 4th order) numerical method and pump power evolutions along with the fiber length. They are used to calculate the net gain and gain ripple by varying the input signals powers for different fiber lengths. The pump powers are optimized by genetic algorithm and resulting net gain and gain ripple are reported graphically as well as in tabular form. The optimum minimum gain ripple is 0.26 dB for 1 mW input signal powers for 50 km fiber length. By increasing the fiber length gain ripple increases to 0.5 dB for 0.1 mW input signal power. In comparison to other methods reported in the literature, our method is simple to implement and efficient for numerical design of Raman amplification in optical communication systems.     

1410 nm波段分布式光纤拉曼增益放大器的研究

讨论了分布式光纤拉曼增益放大器的工作原理,采用1320nm固体激光器作为抽运源,获得了1410nm波段附近的光放大,在单模GI光纤长度为23km时,初步研究了拉曼放大器增益与光纤作用长度的关系,抽运脉冲峰值功率分别为50W、30W时,光纤的有效作用长度分别为15．5km和10.5km;研究了在不同的光纤有效作用长度时,拉曼放大器增益与抽运功率的关系;从光纤拉曼光谱图估算了光纤拉曼放大器的光谱宽度为50nm或250cm^-1。     

Research on Raman spectrum in liquid core optical fiber of CCl4 solution

The Raman spectrum intensity can be enhanced in liquid core optical fiber (LCOF) of CCl4 solution.We dissolved liquid CCl4 into CS2 and got solutions of different concentrations. There is an optimum concentration at which the maximum Raman intensity can be obtained. There exists an optimum fiber length of 2 m. The experimental result is in good agreement with the theoretical calculation. The Raman intensity becomes powerful with the increase of the pump power and Raman linewidth becomes narrower with the decrease of the CCl4 concentration.     

微腔型银修饰光纤SERS探针的制备及性能研究

提出了一种基于银修饰的微腔型光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针,采用湿法检测,将光纤SERS探针直接放入待测溶液中,以罗丹明6G（R6G）溶液为探针分子,对所制备的光纤SERS探针进行远端实验性能研究。利用氢氟酸化学腐蚀的方法制备了一种微腔型光纤结构,通过控制氢氟酸的腐蚀时间得到了一系列不同腐蚀时间、不同微腔长度的光纤结构。实验研究了光纤结构的微腔长度对光纤SERS探针性能的影响,以浓度为10-3 mol·L-1的R6G溶液为探针分子,通过不断地优化纳米银溶胶与R6G溶液的混合顺序及比例,采用裸光纤微腔结构对混合溶液进行拉曼检测,发现当混合溶液的混合顺序及比例为先后混合等体积的纳米银溶胶和R6G溶液时,此时得到的混合溶液的拉曼信号增强性能最佳。利用得到的混合溶液去寻找拉曼信号增强效果最高时光纤微腔结构的结构参数,实验结果表明,在相同的实验条件下,当光纤放入氢氟酸中腐蚀时间为5 min时,此时光纤微腔结构的拉曼信号增强效果最佳。在显微镜下测量的多组腐蚀时间为5 min的光纤,其微腔长度平均约为81 μm。对得到的光纤微腔结构,采用制备过程可控的磁控溅射技术制备了一系列银纳米薄膜/多模光纤（Ag/MMF）的复合材料。当磁控溅射时间为10 min时,获得了光纤SERS探针（Ag/MMF-10）。实验以去离子水配制了不同浓度的R6G溶液,以不同浓度的R6G溶液为探针分子,Ag/MMF-10探针的远端检测限（LOD）低至10-7 mol·L-1。该光纤SERS探针拉曼信号的再现性光谱检测中显示各个特征峰的相对标准偏差（RSD）均小于10%。同时,该光纤SERS探针对浓度为10-6 mol·L-1的R6G溶液的增强因子（AEF）可高达2.64×106。实验结果表明所制备的银修饰的光纤SERS基底具有较高的灵敏度和良好的再现性。因此,该光纤SERS探针在生物医学检测、农残化学分析等痕量检测方面有潜在的应用价值。     

2μm泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的理论分析与优化

根据2μm掺铥光纤激光泵浦中红外硫化玻璃光纤拉曼激光器的模型,采用非线性耦合方程组对激光器的性能进行了研究与分析。同时,对激光器各参数包括光纤长度、输出耦合器反射率、光纤散射损耗对激光器性能的影响进行了分析并给出了优化结果。数值仿真结果表明,在一定条件下,2μm泵浦硫化玻璃光纤产生拉曼激光的斜率效率可以超过85%。另外,光纤长度和输出耦合器反射率不仅对输出激光功率的影响很大,而且是相互影响的,必须同时进行优化。结果也表明,输出激光的功率随光纤散射损耗增加急剧线性下降。以上的结果可以用于硫化玻璃光纤级联拉曼激光器的实验指导和优化设计。     

级联掺磷光纤喇曼激光器的解析优化

讨论了二级级联喇曼光纤激光器的解析解和优化设计.通过引入几何平均功率、增益因子和归一化光纤有效长度,将描述泵浦光和斯托克斯光沿喇曼增益光纤分布的微分方程组简化成代数方程组,在对泵浦光采用线性传播近似后,获得了二级级联喇曼激光器的解析解.所获得的解析解同数值模拟结果吻合得很好.利用该解析解可方便和快速地讨论级联喇曼激光器的优化设计,计算不同泵浦功率下的最佳光纤长度、输出光纤光栅反射率和转换效率.泵谱功率越大,最佳光纤长度越短,最佳输出光纤光栅反射率越小.     

基于取样光纤布拉格光栅的全光纤拉曼测温分光系统设计及优化

为实现大气温度全天时和高精度主动遥感探测, 转动拉曼测温激光雷达的分光系统需要滤除强烈的背景光噪声, 以及对Mie-Rayleigh散射提供70 dB以上的带外抑制率. 本文提出了以可见光波段取样光纤布拉格光栅为核心的多级级联的特征光谱提取光路, 构建高抑制率的全光纤拉曼测温分光系统, 以实现大气温度的全天时和高精度探测. 根据分光系统光路的传输特性, 采用传输矩阵模型, 优化设计了影响取样光纤布拉格光栅带外抑制率的主要因素(折射率调制深度、栅区总长度、取样周期和占空比), 得到了优化的光谱分光系统参数. 利用该分光系统可实现太阳背景光强度和Mie-Rayleigh散射信号强度分别比转动拉曼散射信号强度弱40 dB和50 dB, 信噪比高于100时, 白天探测高度可达1.6 km. 该全光纤分光系统具有小型化、抗干扰和稳定性高的优点, 可为陆基及星载拉曼测温激光雷达提供一种全新的解决方案.     

Noise performance analysis of bi-directionally pumped distributed fiber Raman amplifiers with consideration of fiber nonlinearity and its impact on EDFA output OSNR

Under small-signal assumption, equivalent noise figure normalized by fiber nonlinearities (NENF) of bi-directionally pumped distributed fiber Raman amplifiers (BiDFRA) is derived. Amplified spontaneous Raman scattering noise and double Rayleigh scattering noise are both included. The relation between NENF and Raman gain, forward Raman gain percentage is investigated under different polarization factor and Rayleigh scattering coefficient. It agrees well with numerical simulation results. Based on the analytical expression, the optical signal-to-nose ratio (OSNR) improvement of hybrid pre-BiDFRA/erbium-doped fiber amplifier (EDFA) compared with sole EDFA is studied. It is shown that there is an optimum Raman gain and forward Raman gain percentage to maximize the OSNR improvement. Finally, some guidelines on BiDFRA design are proposed.