三能级Λ—型原子系统的无反转激光及增益的起源

三能级Λ－型原子系统被非相干辐射场泵浦，系统处于稳态时产生无反转激光，本文分析无反转激光及增益的起源。     

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     

激光、激光技术 激光物理

TN241 2005020917 参与光泵亚毫米波激光过程的介质三能级组的选取= Choice of three-energy-level groups on optically pumped sub-millimeter wave laser medium[刊,中]／保延翔(中山大 学电子与通信工程系。广东,广州(510275)),黄晓…//光 电子·激光,-2004,15(11)．-1320-1323 采用求解密度矩阵方程和增益迭加方程的原理,处理 光泵亚毫米波(SMMW)的三能级近似系统时,在偏离共振 的情况下,只有满足Raman辐射条件的三能级组,才能产     

Nd~(3+)∶YAG的946nm准三能级激光系统理论分析

建立了Nd3+ ∶YAG的 946nm准三能级激光系统的速率方程。指出了端面抽运的准三能级激光系统增益介质存在的最佳长度。讨论了激光阈值、斜效率随a值的变化关系。采用特殊膜系抑制了谱线竞争 ,实现了 946nm的激光振荡。通过优化设计 ,在最大功率为 2W的 80 8nmLD的抽运下 ,获得了最大输出功率为 490mW的 946nm的激光。     

修饰态布居的选择性激发对无反转激光的作用

以三能级V型系统为例研究修饰态布居的选择性激发对无反转激光增益的作用. 当非 相干驱动场的频谱宽度远小于驱动场产生的修饰态能级的间距时，非相干驱动场只将一个修 饰态的布居抽运至激发态. 借助原子的衰减通道，系统中形成单向布居转移通道，从而建立 修饰态布居的选择性激发. 利用修饰态布居的选择性激发，可以摆脱裸态共振无反转激光的 三个限制: (1) 不再要求辅助的低频驱动跃迁比高频激光跃迁具有更高的衰减速率；(2) 显 著降低非相干激发速率的阈值；(3) 无反转激光的线性增益不再反比于相干驱动场的强 关键词： 修饰态布居的选择性激发 无反转激光增益 原子衰减速率 非相干激发阈值速率     

开放的非共振梯型无粒子数反转激光系统非线性增益与色散的研究

本文给出了开放的非共振ladder型三能级无粒子数反转激光系统的非线性精确解,利用数值计算结果讨论了系统各参量的变化对激光场的增益和色散的影响.作者得到以下结论:当探测激光场和驱动场都共振时,无论其他参量如何变化,色散为零.当仅有探测场失谐(驱动场失谐)时,增益和色散随探测场失谐(驱动场失谐)的变化曲线分别具有偶对称性和中心对称性,当探测场和驱动场皆失谐时,这种对称性消失;适当调节探测激光场或(和)驱动场的失谐可获得最大或较大的无粒子数反转激光增益和无吸收高色散.增益和色散(粒子数差绝对值)随原子注入速率之比的增加单调增加(单调减小),且原子退出速率越大增加(减小)得越快.在探测场和驱动场适当失谐的情况下,保持系统其他参量不变,非相干泵浦速率只有在一定范围内取值时,才能获得无粒子数反转激光增益,并存在一个增益极大值.改变探测场或驱动场Rabi频率对无粒子数反转激光增益的影响与非相干泵浦速率改变时的情况类似.     

无反转激光:增益与饱和

在下能级相干的型三能级系统得到了原子密度矩阵方程的严格解。在强相干情形分析了产生无反转激光的抽运条件，并导出了光强饱和项。 关键词：     

低增益准分子激光最佳透射率的研究

对于激光系统性能而言,谐振腔最佳透射率具有非常重要的作用。低增益、宽带脉冲准分子激光的最佳透射率条件与其激光抽运脉冲引起的增益脉宽有密切关系。提出了在激光四能级系统速率方程的基础上模拟低增益准分子激光的跃迁行为。并利用合理的近似,研究低增益脉冲准分子激光谐振腔的最佳透射率。给出了其在不同增益脉宽情况下统一的最佳透射率条件,并分析了以小信号增益系数为函数的最佳透射率变化规律。所得到的结论为：低增益、宽带脉冲准分子激光的最佳透射率情况和连续激光器有所不同。而是取决于增益脉宽和光子寿命之间的关系。上述结论得到了相应实验研究结果的证实。     

用于二聚物三能级蒸气激光系统的环形谐振腔设计

针对二聚物三能级蒸气激光系统增益相对于泵浦光方向显著的不对称特性,本文设计了一种稳定的能够充分利用介质增益特性的环形谐振腔,给出了象散和慧差补偿及泵浦激光与谐振腔匹配的条件。文中还给出了Na_2B~1Ⅱ_u-X~1∑_g~+跃迁激光谐振腔设计数据。     

端抽运Yb3+:YVO4激光准三能级理论模型研究

立足于Yb离子能级结构、谐振腔增益损耗和布居数分配情况, 利用爱因斯坦辐射理论和速率方程理论, 建立了适合Yb³⁺离子激光的准三能级理论模型. 该模型引入有效腔长增益贡献因子对腔内光强进行了从头计算, 获得了阈值方程. 利用此模型与Yb激光的实验结果相比较, 发现有效腔长对增益的贡献可以改变腔内损耗和粒子数反转的概率, 也继而影响激光阈值和输出功率效率. 应用于LD端抽运Yb³⁺:YVO₄激光实验中, 在971 nm LD抽运, 有效晶体长度 L=1 mm, 输出镜透过率对激光波长1016 nm为1%条件下, 获得阈值为1.1 W; 有效晶体长度L=2 mm, 输出镜透过率为10%条件下, 阈值获得为3.9 W. 关键词： 3+:YVO₄')" href="#">Yb³⁺:YVO₄ 准三能级模型 有效腔长增益贡献因子     

光参量啁啾脉冲饱和放大的增益稳定性

 光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）在饱和放大区存在一个增益稳定点，据此设计了一个输出稳定的三级OPCPA系统；第一、二、三级分别选用准相位匹配的周期极化钛氧磷酸钾（PPKTP）晶体、LBO晶体和KDP晶体作为增益介质。饱和放大时，增益随泵浦光强度变化时的增益输出稳定性明显改善，在泵浦光强度抖动低于6%的情况下，各级光参量放大器OPA输出的增益抖动小于1%。前级采用准相位匹配的PPKTP晶体作为增益介质，在远低于破坏阈值的30MW/cm²的泵浦功率密度下，可得到2×10⁵的饱和放大增益和20%的能量转换效率。     

碲基掺铒光纤放大器增益饱和特性的数值模拟

依据均匀加宽四能级结构速率方程组和光功率传输方程组,数值模拟了1520～1620nm波段范围内碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)增益谱特性,以及EDTFA增益谱特性与输入信号光功率的关系.模拟结果显示:随着输入信号光功率的增大,EDTFA增益谱由于饱和效应而呈现平坦化特征.模拟结果与报道的实验测量结果达到了很好的一致.     

共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制

根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统.根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益,进而获得PMT的期望控制电压.一个12位数模转换器产生期望控制电压,自动控制PMT电流增益的调节,控制电压精度高达2 mV.实验结果表明,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节,并具有稳定性高、抗干扰能力强的特点.     

Gain and gain-flatness improved photonic crystal fiber Raman amplifier based on a dual-pass amplification configuration with single pump laser

A gain and gain-flatness improved L-band dual-pass Raman fiber amplifier (RFA) utilizing a photonic crystal fiber (PCF) as gain medium is demonstrated. By introducing complementary gain spectra of typical forward and backward pumping single-pass RFA using the same PCF, we finally achieve average net gain level of 22.5 dB with a ±0.8 dB flattening gain in 20-nm bandwidth from 1595 nm to 1615 nm, which is rare in RFAs with only one single pump and no flattening filter. Compared with the single-pass pump configurations, gain level, flatness and bandwidth are greatly improved by using the dual-pass amplification configuration. The limitation of this configuration caused by multi-path interference (MPI) noise and stimulated Brillouin scattering (SBS) is also discussed.     

准Λ型四能级原子系统在弱场中的增益及电磁感应透明

利用数值模拟的方法讨论了稳态下准型四能级原子与两光场相互作用系统对探测场的增益以及与粒子数布居规律之间的关系。结果表明即使在场较弱的情况下,随着探测场和它所对应能级间跃迁频率失谐量的变化,系统在所有拉比频率相位为零时对探测光总会同时呈现三个增益峰和两个固定的产生电磁感应透明(EIT)现象的位置,并且当系统呈现电磁感应透明的同时,探测场所对应的高能级粒子数为零;而拉比频率相位的变化则会导致系统对探测光既有吸收也有增益,并且也呈现电磁感应透明现象,但仅仅相位的变化并不影响高能级的粒子数分布。值得注意的是该结果均在精确求解下所得。     

长周期光纤光栅光谱控制及其在EDFA增益平坦中的应用

从理论上分析了长周期光纤光栅光谱的控制方法,并且进行了实验研究.结果表明,选择合适周期的振幅模板,通过控制曝光量和光栅长度,可以实现对长周期光纤光栅的中心波长、峰值和带宽的控制.用此技术制作的四个不同中心波长、峰值和带宽的长周期光纤光栅级联,实现了EDFA在35.6 nm范围内增益波动小于±0.6 dB.     

Energy Exchange Process in Two-Longitudinal-Mode Optically Pumped Submillimeter Wave Laser

Based on the semi-classical density matrix equations and numerical iteration calculation, the gain coefficient of nine-energy-level NH₃ molecular system was figured out. Energy exchange process in two-longitudinal-mode optically pumped submillimeter wave laser was studied in detail. Laser output intensity was calculated and discussed in case of different operating parameters such as operating gas pressure, length of laser cavity. Finally the optimization rules were concluded.     

光纤布喇格光栅作为增益均衡器的掺铒光纤EDFA放大器

采用平均反转率模型分析了带光纤布喇格光栅的增益平坦掺铒光纤放大器,其输出增益可由一组耦合超越方程描述,而非耦合微分方程,同时讨论了用于增益平坦的布喇格光栅的最佳位置设计作为增益建模和最佳设计实例,对于输入功率0.5mW位于1545～1552nm的8个波长信道,得到的输出增益不平坦度小于0.05dB.最后还证实了布喇格光栅作为增益均衡器具有高输出功率和功率转换效率的优越性.     

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。     

长周期光纤光栅(LPFGs)的谱结构研究

利用相位匹配条件,从理论和实验上研究了均匀LPFGs的谱结构特点.结果表明,导模和不同包层模耦合产生的光谱特性有很大差别.在模序较小时,谱宽较小;模序增加,谱宽也增加;在某一模序附近,谱宽达到最大;以后随模序增加,谱宽迅速减小.给出了LPFGs中透射谱的最大损耗率及3 dB带宽与包层模序、光栅周期、耦合系数和栅长的关系.这些关系对设计满足特定最大损耗率和带宽的带阻滤波器或增益均衡器提供一种理论参考.选用不同的包层模、耦合系数和栅长,可以设计出谱宽很大或很小的LPFGs.