纵向抽运Cr3+∶LiSAF6激光器小信号增益的理论研究

提出了计算小信号增益的理论模型 ,用来研究纵向Cr3+∶LiSAF6激光器中抽运聚焦特性对小信号增益的影响。对Cr3+∶LiSAF6晶体小信号增益进行了最佳化计算 ,求出了几种给定抽运功率下腰斑半径和焦点位置的最佳值。计算结果表明 ,在最佳化条件下Cr3 +∶LiSAF6晶体小信号增益特性能够获得极大地改善     

新型Nd^3＋：Ca4GdO（BO3）3自倍频晶体Cr^4＋：YAG被动调Q激光特性研究

采用氙灯抽运自倍频晶体Nd^3 :Ga4GdO(BO3）3（简称Nd:GdCOB)，Cr^4 :YAG被动调Q，实现了Nd:GdCOB晶体被动调Q激光运转，测量了饱和吸收体Cr^4 :YAG不同小信号透过率小绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率，给出了描述Nd:GdCOB晶体调Q工作原理的耦合波方程组，数值求解了该方程组，所得的理论结果与实验值相符合。     

高功率光子晶体光纤放大器实验研究

利用掺Yb³⁺的光子晶体光纤作为光纤放大器的增益介质,采用反向抽运方式,分别从理论和实验方面研究了不同信号的增益特性,在信号光功率为6W,抽运光功率为160W时,获得了104W的输出功率.实验发现,当抽运功率大于一定值时,放大器输出会有一定的不稳定性,并影响输出功率的进一步提高. 关键词： 光子晶体光纤 光纤放大器 反向抽运 高功率     

用于惯性约束核聚变激光驱动器的激光二极管抽运Nd,Y:CaF_2激光放大器的实验研究

对Nd,Y:CaF_2晶体作为激光放大器的增益介质进行了报道.研制了一台采用激光二极管面阵五向水平侧面抽运Ф5 mm×70 mm Nd,Y:CaF_2的激光放大器,对其进行了实验研究.测量了Nd,Y:CaF_2晶体的吸收谱、发射谱、以及放大器的荧光分布.在相同的抽运功率下,测量了Nd,Y:CaF_2与Nd:Glass放大器分别工作在10 Hz和1 Hz重复频率时的小信号增益,在抽运功率为9.63 kW时,Nd,Y:CaF_2放大器的小信号增益达6.12,为Nd:Glass的1.5倍.与Nd:Glass相比,Nd,Y:CaF_2晶体的重复工作频率不仅大大提高,而且增益性能也更强.测量了种子光和经Nd,Y:CaF_2放大器后的光谱,能量放大前后光谱几乎无变化.     

光纤参量放大增益谱边带快慢光特性研究

针对窄带光纤参量放大(FOPA),区别于以往增益谱的大增益斜率区域,研究了FOPA增益谱边带脉冲信号的快慢光特性.首先从理论上推导出了小信号增益条件下信号延时量的解析表达式;其次,在低抽运功率条件下(1 W),实验研究了10 Gb/s伪随机二进制序列脉冲信号在FOPA增益谱边带的延时特性,实验结果与理论计算基本符合;最后,通过分析研究抽运光功率、光纤色散及非线性系数等参数对信号延时量的影响规律,可以为FOPA增益谱边带的快慢光延迟线的设计提供参考.     

矩形谱宽带光抽运的布里渊慢光理论研究

对矩形谱宽带光抽运下的布里渊慢光延迟特性进行了理论分析。在小信号增益情况下,得到了高斯脉冲延时量、脉冲展宽因子和增益的解析表达式。计算结果表明,当信号光的10 dB带宽小于抽运光带宽的0.357时,解析解和数值解吻合,且信号光脉冲能实现零展宽延迟。单个矩形谱宽带光抽运能达到的最大有效布里渊增益带宽为20 GHz,可以实现半峰全宽约100 ps的高斯光脉冲的零展宽延迟。与高斯谱宽带抽运光相比,矩形谱宽带抽运光可减小脉冲失真。     

饱和放大情形下光纤参量放大器的增益和带宽特性研究

利用龙格库塔法数值求解非线性耦合方程,研究了单抽运光纤参量放大器在增益饱和区的增益谱特性.通过比较考虑抽运光损耗与忽略抽运光损耗增益谱的差别,分析了抽运光损耗对增益谱的影响.此外,给出了在饱和放大区,信号光的增益谱与光纤长度、输入信号光功率、抽运光波长与零色散波长偏离之间的关系.发现在饱和放大区,增益的整体水平有所下降,增益谱的可用带宽相对于小信号放大有所减少,增益谱在可用带宽范围内出现了旁瓣.这些结果将对工作在饱和放大区的单抽运光参量放大器的设计提供有益的帮助.     

Ce∶KNSBN晶体两波耦合中的光扇效应

采用两波耦合非同时读出实验装置 ,测量了掺铈钾钠铌酸锶钡 (Ce∶KNSBN)晶体两波耦合过程中的信号光和抽运光非同时打开条件下两波耦合增益的时间变化规律 ,讨论了光扇的入射光强阈值及光扇效应对两波耦合动态过程的影响。结果表明 :6 32 .8nmHe Ne激光在Ce∶KNSBN晶体中写入体光栅时 ,光扇效应存在明显的写入光强阈值特性 ,当入射光强大于 30mW /cm2 时 ,才存在强烈的光扇效应。利用修正耦合波方程对Ce∶KNSBN晶体中的两波耦合动态过程、增益随着信号光和抽运光打开时间间隔Δt的变化进行了模拟计算 ,理论模拟结果与实验测量结果基本一致     

反向抽运光纤喇曼放大器增益特性分析

将打靶法和龙格库塔法两种数值计算方法相结合，对反向抽运光纤喇曼放大器中信号光和抽运光相互作用的耦合微分方程进行数值求解.在分别选取不同参量且取不同值的条件下，详细分析了光纤长度、初始信号光功率、初始抽运光功率、光纤有效面积、喇曼增益系数及光纤对信号光与抽运光的损耗等参量对增益的影响，最后提出了有效提高增益的方法.     

2μm人眼安全波段太阳光抽运激光器的理论研究

太阳光直接抽运激光器在空间光通信、遥感等领域有着重要的潜在应用,但是一直以来人们对太阳光抽运激光器的研究局限于以掺Nd3+粒子为增益介质的1μm波段.通过对现有固体激光工作物质的吸收谱进行分析,发现掺Tm3+离子在太阳辐射较强的可见光波段具有强的吸收峰,使2μm人眼安全波段实现太阳光直接抽运激光输出成为可能.本文对Tm:YAG和Tm:YAP两种常见晶体的吸收谱与太阳光谱匹配度进行了分析计算,得出两种材料用于太阳光抽运激光器的阈值抽运功率密度分别为1.14和1.434 kW/cm3.选择与抽运阈值功率密度低的Tm:YAG晶体作为增益介质,使用TracePro软件建立太阳光抽运激光器的二级抽运模型,并对模型进行优化,得到了锥形腔窗口与菲涅耳透镜的最佳距离、晶体棒的最佳长度以及锥形腔最佳锥度.本文的工作为实现太阳光直接抽运2μm激光输出做了理论上的准备.     

双向抽运拉曼光纤放大器性能的研究

对双向抽运拉曼光纤放大器(RFA)的噪声特性、增益饱和及抽运功率转换效率进行了详细研究。结果表明,双向抽运拉曼光纤放大器的噪声特性介于前向抽运与后向抽运之间,但主要取决于前向抽运方式所导致的噪声特性;双向抽运方式的饱和功率低于单向抽运方式的饱和功率,同前向抽运与后向抽运提供的增益比例有关;双向抽运方式的抽运功率转换效率同信号光功率及前、后向抽运提供的增益有关,当信号光功率较低时,增加前向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率,而信号光功率较高时,增加后向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率。研究一种配置(情况3)的双向抽运拉曼光纤放大器,可以完全补偿100km传输线路的损耗(包括无源器件的损耗),最低光信噪比为30．21dB。     

基于BiB3O6晶体的飞秒光参量变换特性

对基于新型非线性晶体BiB₃O₆(BIBO)的飞秒光参量变换过程的参量特性进行了研究. 计算了BIBO晶体三个光学主平面内的相位匹配条件和有效非线性系数,确定了克尔透镜锁模钛宝石激光器的基频光与倍频光抽运时最佳的光学主平面和相位匹配方式,并分析了三波的时间走离和空间走离,以及信号光的参量增益和带宽. 为利用基于BIBO晶体的飞秒光参量技术获得高能量、宽调谐、窄脉宽的光源提供理论依据和实验指导. 关键词： 3O₆')" href="#">BiB₃O₆ 光参量变换 共线相位匹配 光学主平面     

矩形谱宽带光抽运的布里渊慢光中脉冲失真的分析

在小信号增益条件下推导出了高斯光脉冲经过矩形谱宽带光抽运的布里渊慢光系统后输出脉冲时域振幅包络的近似解析表达式,适用于抽运光频谱具有陡峭上升(下降)沿和平坦顶部的情况.定量分析和比较了光纤色散以及受激布里渊散射增益不均衡和增益所致色散效应对延迟信号光脉冲失真的影响.计算结果表明:当信号光脉冲的频谱处于布里渊有效增益谱内时,解析解与数值解符合,布里渊增益所致三阶色散效应是导致延迟信号光脉冲失真的主要物理因素,制约了窄脉冲延迟量的提高.     

高质量高效率高稳定性参量放大光产生的研究

针对光参量放大实验中存在的参量转换效率低、输出光脉冲形状畸变和输出稳定性差等问题进行了详细研究，对注入信号光强、抽运光耗尽、增益饱和、和频过程等因素对参量过程的影响进行了详细分析讨论，并进行了光学参量放大的实验研究.理论和实验研究结果表明通过优化选择合适的注入信号光强、抽运光强和晶体长度等参数，使参量放大运行在深度增益饱和状态的稳定区，完全可以获得高质量高效率高稳定性的参量放大输出光. 关键词： 光参量放大 抽运光耗尽 增益饱和 稳定性     

Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃沟道波导放大器

在自行研制的Er3 ，Yb3 共掺磷酸盐玻璃基质上用离子交换方法制作出沟导光波导放大器。在110mW的抽运功率下(抽运光波长为980nm)，在1．8cm长的器件上获得了3．8dB的小信号(信号光波长为1．55μm)增益，单位长度上的增益为2．1dB／cm。     

激光二极管端面连续抽运的Cr^4＋：Nd^3＋：YAG微片激光器输出特性研究

报道了腔长为1．1mm的激光二极管端面抽运的Cr^4 ：Nd^3 ：YAG自调Q微片激光器，连续抽运下获得了平均功率为5—18mW、重复频率为1—10kHz的稳定的调Q激光脉冲输出序列。并且对微片激光器的调Q输出激光的单脉冲特性参量、重复频率以及抽运阈值功率等进行了理论研究，计算结果和实验结果比较吻合。     

高效三通光参量啁啾脉冲放大器

为了提高信号光与抽运光在时域上的匹配,提高放大系统的增益,提出了三通光参量啁啾脉冲放大的方法。实验中,信号光在一块晶体内被一抽运光在完全相位匹配的条件下放大了三次,总放大增益为3.7×107,能量晃动小于3%rms,放大后的信号光谱宽为30nm,压缩后的信号光脉宽为82fs。实验结果表明:采用三通光参量啁啾脉冲放大方法,有效地抑制了放大过程中参量荧光对放大过程的影响,在抽运光强为350MW/cm2时,参量荧光仅占输出总能量的1%。     

光扇效应对Ce：KNSBN记录偏振组态的影响

在非同时读出条件下 ,采用Ar+ 5 14 .5nm单色激光为光源。以信号光为非寻常偏振光 (e光 ) ,通过改变抽运光的偏振态 ,研究不同写入光偏振组态下Ce∶KNSBN晶体的两波耦合特性。结果表明 :由于光扇效应的影响 ,信号光和抽运光同为e光时并非如预测的那样为最佳记录偏振组态。在信号光和抽运光与晶体表面法线呈θ =11°角对称入射下 ,当抽运光的偏振方向与e光偏振方向呈 30°角时 ,光扇噪声得到明显抑制 ,两波耦合增益最大。其原因是抽运光的o光分量对光扇散射光起到了非相干擦除 ,使两波有效耦合得到提高。     

激光二极管端面抽运的棒状Yb：YAG激光器

分析了影响激光二极管抽运Yb：YAG激光器调Q效率的参量，推导了激光二极管端面脉冲抽运Yb：YAG晶体的速率方程，解出了双程抽运情况下的净抽运量子产率。利用数值计算方法，模拟了净抽运量子产率与晶体长度，抽运光脉冲宽度等关系，得出晶体长度的优化可以提高Yb：YAG激光器输出效率。计算了词Q Yb：YAG激光器的最大增益、最大储能，分析了放大自发辐射对于Yb：YAG能量存储的影响。同时给出了激光二极管端面抽运调Q Yb：YAG优化设计方法。这些分析和计算为实际器件的研制提供参考。     

光参量啁啾脉冲放大中时间同步抖动对增益稳定性的影响

 在考虑了光参量啁啾脉冲放大中的脉冲波形、相位失配和时间同步抖动情况下，给出了计算光参量啁啾脉冲放大增益特性更为完善的三波耦合理论模型。并在1 ns的时间同步抖动情况下，对比分析了光参量放大在小信号放大及饱和放大时的增益稳定性。光参量放大的时间同步抖动对增益影响非常大,使放大信号光脉冲的增益光谱发生了明显的偏移，波形不对称和整个增益降低；并且信号光光谱越宽，光参量放大间的时间同步抖动对其增益影响越严重；但随着参量放大增益饱和的出现和加深，信号光和抽运光之间的同步时间抖动对放大信号光的输出强度影响减弱，即在饱和放大处可以获得更稳定的放大信号光输出。