利用梳状色散光纤实现光脉冲压缩的特性研究

提出了一种采用梳状色散光纤（CDPF）实现光脉冲压缩的设计方法,并给出了相应的适于模拟核状色散光纤压缩器的数值模型,主要研究了不同入射峰值功率下,梳状色散光纤输出脉冲宽度及时域波形与脉冲峰值处非线性相移△φNL之间的变化关系。结果表明,在设计适用于超高速光时分复用系统的梳状色散光纤压缩器时,应当综合考虑脉冲峰值功率和非线性相移对压缩后脉冲的影响。     

双向反馈布里渊-喇曼光纤激光器输出特性

设计了一种双向反馈布里渊-喇曼光纤激光器,研究了布里渊泵浦对输出特性的影响.布里渊-喇曼光纤激光器由一段7km色散补偿光纤、1 455nm喇曼泵浦、可调谐激光器及双反馈环组成.喇曼泵浦功率固定在250mW,布里渊泵浦工作波段在喇曼峰值增益处附近,可得到较多波长数输出.随着布里渊泵浦功率增加,相邻的布里渊斯托克斯光和经背向瑞利散射的斯托克斯光之间功率差减小,同时各阶斯托克斯光平均强度增加并达到饱和.受色散补偿光纤中喇曼交叉增益影响,布里渊泵浦功率由1.8dBm增加到6.9dBm,输出多波长数先增后减.当布里渊泵浦功率为4.4dBm时,对应输出波长数最多,为37个,波长间隔0.078nm.     

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.     

基于喇曼/掺铒光纤混合放大的长距离布喇格光栅传感器系统

提出了一种提高长距离光纤布喇格光栅信噪比以进行准分布测量的新方法.本方法基于双向喇曼放大和双掺铒光纤结构,喇曼光纤放大器对布喇格光栅信号进行低噪音的双向放大,置于远处的掺铒光纤利用剩余的泵浦功率产生自发辐射光和放大传感信号,为第二段掺铒光纤之后的远处布喇格光栅传感器提供光以及补偿由于长距离传输造成的光纤损耗.实验显示传感器系统的性能得到显著提高.使用功率为240 mW的单个普通泵浦,分布在50 km光纤上的FBG均可获得15 dB的良好信噪比,比混合放大前提高了10 dB.     

基于掺铒光纤/喇曼混合放大的光纤激光器布喇格光栅传感系统

提出了一种提高长距离光纤布喇格光栅信噪比以进行准分布测量的新方法.该方法基于掺铒光纤/喇曼混合放大的光纤激光器结构,掺铒光纤和滤波器构成的环形结构产生激光作为光源,喇曼光纤放大器对布喇格光栅信号进行低噪音的双向放大,置于远处的掺铒光纤利用剩余的泵浦功率产生自发辐射光和放大传感信号,为远处掺铒光纤之后的布喇格光栅传感器提供信号光以及补偿由于长距离传输造成的光纤损耗.实验显示,与使用宽带光源的传感方式相比,系统的性能得到显著提高,仅使用小功率泵浦,分布在50 km光纤上的FBG均获得了超过58 dB的优良信噪比.     

飞秒光纤激光器

我们利用同步泵浦光纤喇曼环形激光器在1.396μm处得到195fs 的光脉冲,并利用时间-色散调谐技术在1.396μm附近实现了47nm 的波长调谐.我们采用1.313μm的 Nd:YLF 锁模脉冲泵浦,其喇曼光处于单模光纤的负色散区,利用孤子效应得到195fs 的光脉冲.实验中我们采用一台 Nd:YLF(Quantronix Model 4216d)激光器作泵浦源,输出波长为1.313μm,主动锁模时输出脉宽约50ps.泵浦光经一枚双色镜反射后耦合进光纤.测试中使用的单模光纤是普通通讯用单模石英光纤.其零色散波长在1.305μm,芯径约为9.5μm.由于喇曼效应的作用,在光纤中产生1.395μm左右的喇曼光.喇曼光从光纤出来后经透镜准直、延迟后穿过双色镜反馈回光纤,其中一部分被反射作为输出.用 PIN 来监测泵浦脉冲与喇曼光脉冲的同步情况,并调节延迟线达到同步泵浦的要求.     

光纤中强受激喇曼散射时的自相位调制

在光纤-光栅对激光脉冲压缩中,由于受激喇曼散射和自相位调制的竞争,使得泵浦激光脉冲波形重整,且自相位调制谱极不对称。本文用2m的单模保偏光纤,在产生较强的受激喇曼散射的情况下,得到较为对称的泵浦激光的自相位调制功率谱,并讨论了自相位调制功率谱的一些特点。     

40 Gbit/s非等幅编码光时分复用传输系统

4× 10Gb s非等幅编光时分复用 (OTDM)传输系统采用增益开关分布反馈式激光器 (GS DFB)产生超短光脉冲 ,通过色散补偿光纤 (DCF)和梳状色散光纤链 (CDPF)实现了脉冲的线性和非线性压缩 ;利用啁啾光纤光栅实现色散补偿 ;在接收端 ,利用电吸收调制器 (EAM)实现了光时分复用信号的解复用 ;同时采用非等幅编码方案提取帧时钟。整个系统经过 12 2km的G .6 5 2光纤传输之后 ,误码率小于 10 - 9。     

梳状色散光纤中皮秒脉冲压缩特性研究

利用数值法解非线性薛定谔方程,分析了光脉冲在梳状色散光纤中的传输特性,比较了光脉冲在几种不同的色散变化趋势的梳状色散光纤中的脉冲压缩比及脉冲质量,提出了高阶孤子压缩加梳状色散光纤压缩的方法,并初步讨论了梳状色散光纤对增益开关激光器输出脉冲进行压缩的效果。     

色散缓变光纤对飞秒基孤子的压缩效应

本文报道飞秒光脉冲在色散缓变光纤中的传输特性研究,首次研究自变陡效应、喇曼自频移效应分别对飞秒弧子压缩的影响。选取色散缓变光纤结构参数,可以得到脉宽为10飞秒的高质量(无底座)的超短光脉冲。     

Tuning of group delay with stimulated Raman scattering-induced dispersion in gas-filled optical fiber

We report the first demonstration of group delay tuning with stimulated Raman scattering-induced dispersion in a hydrogen-filled hollow-core optical fiber. A pump laser induces a sharp refractive index change near the S_0(0)Raman transition of hydrogen molecules, enabling the control of the group velocity of signal pulses around the Stokes wavelength. Experiments with an 80-m-long hollow-core fiber filled with 2.5 bar hydrogen achieved continuous tuning of the pulse delay up to 1.42 ns by varying the Raman amplification from 0 to 10 dB. The tunable pulse delay is realized by changing the pump power as well as the hydrogen pressure. This work provides a new technique for controlling the pulse propagation in optical fibers with high flexibility.     

光纤中基于拉曼放大与脉冲压缩的超短光孤子产生

提出一种在单模光纤负群速色散枢由弱脉冲产生高强度超短光孤子的新方法。     

300W线偏振飞秒全光纤啁啾脉冲放大系统北大核心CSCD

报道了高平均功率的线偏振啁啾脉冲放大系统。该系统包括全光纤结构的多级放大器以及透射光栅脉冲压缩器。压缩前,实现了近衍射极限光束输出,平均功率425 W,光光效率81%,消光比约13dB;压缩后,获得了平均功率300 W、脉宽315fs、峰值功率12 MW的激光脉冲,为目前报道的最高平均功率的线偏振光纤啁啾脉冲放大系统。     

两种基于交叉相位调制的光脉冲压缩方案

基于交叉相位调制的时间透镜可实现精确的二次相位调制, 但是它在光脉冲压缩领域的应用受到了抽运光脉冲的峰值功率过高的限制. 对该峰值功率的表达式进行了推导, 提出使用带有正色散的传输介质来实现输出段色散, 从而降低了抽运光脉冲的峰值功率.并进一步指出, 可以将基于交叉相位调制的时间透镜应用于4f系统, 来实现光脉冲压缩, 从而更有效地降低了抽运光脉冲的峰值功率. 推导了该系统的抽运光脉冲的峰值功率和分辨率的表达式, 并进行了光脉冲压缩的仿真分析.研究结果表明, 在基于交叉相位调制的4f系统中, 可以利用峰值功率较低的抽运光脉冲产生飞秒量级超短光脉冲; 随着压缩系数的提高, 输出光脉冲的脉冲宽度主要受到4f系统分辨率的限制, 并对4f系统分辨率的提高进行了讨论.     

单模光纤中基于交叉相位调制的压缩脉冲对产生

基于波长位于反常色散区强泵浦脉冲的交叉相位调制,通过对波长位于正常色散区的弱脉冲在单模光纤中的传输进行数值模拟,得出了一种压缩脉冲的新方法.计算结果表明,在零色散波长位于弱脉冲波长和泵浦脉冲波长中间附近的情况下,交叉相位调制(XPM)与群速度色散(GVD)的共同作用能使弱脉冲演化成比其初始宽度窄得多的脉冲对.同时我们还发现,泵浦脉冲的相对于信号脉冲初始峰值功率愈高,初始相对宽度越小,所得弱脉冲的压缩比和压缩后脉冲峰值功率愈高,压缩到最窄时所需光纤长度越短.最后对基于这一压缩的物理机制作了详尽的分析.     

Fine control of optical pulse width via doublet gain lines

We demonstrate a general technique for realizing fine control of optical pulse width via doublet gain or loss lines. The optimized doublet gain or loss lines for fine control of optical pulse width can be designed by using an inverse design method. The preliminary experimental demonstration of fine control of optical pulse width is performed by using doublet Brillouin gain lines in an optical fiber. Tunable pulse compression or stretching ratio of 1.47–0.43 accompanying a time delay is achieved by controlling the separation between two gain lines, for an input pulse train with a 40 ns pulse width and a repetition rate of 5 MHz, in a 4 km silica fiber with a fixed pump power of 88.1 mW.     

The on-off contrast in an all optical switch based on stimulated Raman scattering in optical fibers

We present the investigation of the ON-OFF contrast in an optical switch using stimulated Raman Scattering in optical fibers. The setup consists of a Raman circuit of two fiber stages connected in series with a spectral filter rejecting the signal inserted between them. The stage 1 works as saturated amplifier, in this stage the pump pulses are saturated when pump and signal are launched to the input or travel through the fiber without saturation when pump only is launched at the input. The stage 2 works as a Raman amplifier with amplification depending on the pump power entering from the first stage. When pump only is launched at the input enter to the second stage without saturation and amplifies the signal entering this stage, strong signal pulses appear at the output; when pump and signal are launched to the input the pump is saturated in the first stage and the filter rejected the amplified signal, so that only low power pump enters the second stage and no signal pulses appear at the output. We use 2 ns pump pulses at 1528 nm and continuous-wave signal at 1620 nm. In the first stage of Raman circuit, we use both fibers with normal and anomalous dispersion. In fibers with anomalous dispersion, pump saturation is affected by modulation instability. We find that the contrast may be improved using fibers with normal and anomalous dispersion connected in series in the first stage, provided there is appropriate selection of their lengths. The best achieved contrast was 15 dB at 6 W pump peak power.     

光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统的耦合动力学过程研究

构建了掺镱大模场面积单偏振光子晶体光纤飞秒激光非线性放大系统. 讨论了腔内净色散量和抽运功率对振荡级输出参数的影响和振荡级参数对放大级输出参数的影响. 在本实验条件下, 当腔内净色散量取较大负色散时, 振荡级直接输出的脉冲更宽, 且携带更少的啁啾. 当振荡级抽运4.53 W时, 选择最接近变换极限的脉冲作为种子脉冲, 放大级在60 W抽运时输出压缩后无基底的短脉冲, 宽度为45.7 fs, 平均功率28 W. 振荡级抽运功率增加到5.08 W, 放大级抽运70 W时, 获得最高输出功率34.5 W, 对应脉宽53.5 fs.     

受激布里渊散射脉冲压缩技术研究进展

受激布里渊散射（SBS）作为三阶光学效应广泛应用于激光组束、分布式光纤传感、布里渊激光器等领域。近年来,SBS脉冲压缩亦得到特殊关注。基于布里渊放大过程中的能量转移特性,SBS脉冲压缩技术能够将ns量级脉冲压缩至亚ns量级,峰值功率可提升1～2个数量级。系统介绍了SBS脉冲压缩基本理论,综合论述了SBS压缩器结构、增益介质、泵浦脉冲等因素对脉冲压缩特性的影响,并对SBS脉冲压缩发展趋势进行了展望,为今后SBS特性的研究提供了有益参考,也为高重频、高能量激光的获取提供了可行方案。