室温条件下掺铒光纤中光脉冲群速可控特性的研究

利用相干布居振荡技术在介质吸收光谱上产生烧孔，孔宽大约为基态粒子数恢复时间的倒数. 由增益理论分析得到不同抽运光功率对介质吸收状态的影响. 在介质的吸收区域，振荡导致光脉冲经历饱和吸收，脉冲传输延迟；在介质的增益区域，振荡又导致光脉冲经历增益饱和，脉冲传输超前. 应用此技术在掺铒光纤中实现了光速人为可控. 在掺铒光纤晶体中观测到了最慢为2.857×10³m/s的光速减慢传输，相应感生群折射率为10.5×10⁴. 根据布居振荡效应及增益理论，由速率方程出发，得到了 关键词： 光谱烧孔 相干布居振荡 饱和吸收 慢光     

均匀展宽增益介质中超光速饱和现象的研究

根据饱和增益理论分析可知,不同抽运光功率对应着介质不同的吸收和增益状态. 在吸收介质中,相干布居振荡效应导致光脉冲经历饱和吸收,光脉冲传输延迟;在增益介质中, 相干布居振荡效应导致光脉冲经历增益饱和,光脉冲传输超前. 本文由铒离子的亚稳态速率方程出发,建立了掺铒光纤中超光速传输的理论模型, 同时得到时间超前的数值解析表达式;讨论了低频率段超光速的饱和现象, 即超光速在低频段并不随着抽运光功率的增强而加强,而在高频率段随抽运光功率的增加而加强.     

损耗可控条件下掺铒光纤中光速减慢现象的研究

由于相干布居振荡效应,光脉冲通过处于吸收状态的掺铒光纤介质时,将导致群速度传输减慢. 由掺铒光纤的吸收特性可知,此时必伴随着强烈的吸收损耗,这势必会给实际的慢光信号测量及光通信领域带来诸多的困难. 从铒离子基态粒子速率方程出发,对损耗可控条件下的光速减慢传输进行了数值仿真研究,并加以实验验证. 研究表明：抽运光强度越高,信号光损耗系数越小;抽运掺铒光纤长度越长,信号光损耗系数越小. 通过优化抽运光强度、掺铒光纤长度等参量,可以实现损耗可控条件下的光脉冲群速度减慢传输. 关键词： 时间延迟 吸收损耗 掺铒光纤     

掺铒光纤中亚稳态粒子振荡和慢光时间延迟关系研究

由于光纤慢光在实际中的应用价值引起广泛关注. 技术手段上利用相干布居振荡效应实现光速可控更具有优势. 本文主要介绍了利用相干布居振荡效应 (CPO) 实现掺铒光纤中的光速减慢传输, 通过改变掺杂浓度、光纤长度、入射信号光及抽运光功率等参量, 具体研究了亚稳态粒子振荡和时间延迟的关系. 研究结果表明: 选择高浓度光纤、增加光纤长度、关闭抽运光源, 选择适当强度的信号光可以有效地增大时间延迟. 关键词： 掺铒光纤 时间延迟 相干布居振荡 慢光     

运用泵浦耦合器和飞秒刻蚀光栅制作的全光纤化掺铥光纤激光器(英文)

全光纤化掺铥光纤激光器作为光学参量振荡器的泵浦源,可以实现3～5μm激光输出,在激光雷达和光电对抗领域有着极为重要的应用前景.本文运用全国产化的泵浦光耦合器和双包层掺铥光纤实现了全光纤化掺铥光纤激光器.该光纤激光器采用自制的光纤布喇格光栅作为反射腔镜,增益光纤采用水冷的方式.光纤布喇格光栅通过45fs、800nm的飞秒脉冲光和相位掩模板直接在双包层掺铥光纤上刻蚀得到,泵浦光通过泵浦光耦合器的一端耦合进入增益光纤,产生的激光由泵浦光耦合器的另一端输出.输出激光的最高功率达到22.2W,激光波长为1.96μm,斜率效率约为37%,激光线宽为72.4pm.     

快速与慢速饱和吸收体被动锁模掺铒光纤激光器的理论分析

利用半导体饱和吸收波导作为慢速饱和吸收体与非线性快速饱和吸收体相结合，建立了共同被动锁模掺铒光纤激光器的理论模型-分析了半导体饱和吸收波导、光纤自相位调制和自振幅调制对锁模脉冲宽度和脉冲啁啾的影响- 关键词：     

百皮秒脉冲放大中自相位调制效应实验研究

利用掺镱双包层光纤放大器对百皮秒单脉冲（重复频率1 Hz）进行了放大实验,分析了其放大过程中自相位调制对脉冲时域和频域特性的影响.采用小芯径（纤芯直径6.5 μm）掺镱双包层光纤作为增益介质,研究了放大器中从小信号增益到增益深度饱和整个变化过程中自相位调制引起的频谱展宽效应,并分析了SPM引起的脉冲波形和频谱光强分布的变化.采用布喇格光纤光栅扫描方法观察了其光谱的变化,解决了单脉冲光谱不易测量的问题.结果表明：区别于无源光纤中的自相位调制效应,随着抽运功率的增加,百皮秒脉冲放大过程中增益饱和效应和自相位调制效应的共同作用,使脉冲频谱分裂成不对称双峰结构,且光强分布先向短波后逐渐向长波集中.     

高功率超短脉冲在增益介质中的传输特性

在考虑了增益介质的群速度色散、克尔非线性效应、增益饱和和增益谱后,推导出了光脉冲在介质中的传输方程.采用分步傅里叶变换法数值模拟了高功率线性啁啾脉冲在增益介质中的传输状态,并着重讨论了增益色散对光脉冲形状和功率谱的影响.计算结果表明:当高功率超高斯光脉冲在增益介质中传输放大时,脉冲形状变得尖锐,峰值向脉冲前沿移动;功率谱峰值向低频方向移动,并且在功率谱边缘形成非对称振荡结构;当介质的增益色散增大时,光脉冲光谱宽度变窄,峰值功率减小,因此对于宽光谱脉冲,增益色散将会导致损耗.     

慢饱和吸收效应对锁模光纤激光器中脉冲传输特性的影响

石墨烯作为饱和吸收体用于锁模光纤激光器,为超短脉冲的研制开辟了一条新途径。本文以耦合非线性薛定谔方程为理论模型,对锁模光纤激光器中超短脉冲产生及传输做了详细的研究,特别是饱和吸收体在脉冲产生及传输过程中对脉冲振幅及中心位置的影响。相关结论将为进一步改善光纤激光器的性能提供一定的理论参考。     

基于布居振荡效应实现掺铥光纤中光波群速度减慢传输

从稳态条件下铥离子光纤的速率方程出发,得到掺铥光纤中光速减慢传输的时间延迟和相对调制衰减的数值解析表达式,利用数值求解法分别模拟计算了在大功率信号和小功率信号条件下的光速减慢传输。相对于小功率信号,大功率信号情况下的相对时延、时间延迟和群折射率都比较大,同时最大相对时延也向高频率处移动。     

掺铒硫系玻璃的制备及其微结构光纤的中红外信号放大特性研究

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤对于中红外波段信号的放大特性, 采用熔融淬火法研制了Er³⁺离子掺杂的Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃, 测试了玻璃样品的吸收光谱和2.7 μm波段荧光光谱, 利用Judd-Ofelt和Futchbauer-Ladenburg理论分别计算得到了Er³⁺离子的辐射跃迁概率、辐射寿命以及2.7 μm波段受激发射截面. 在此基础上, 建立了一个980 nm抽运下该玻璃基掺Er³⁺微结构光纤2.7 μm波段中红外信号的放大模型, 理论上研究了其作为2.7 μm波段中红外信号增益介质时的光放大特性. 结果显示, 硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤具有优异的高增益和宽带放大品性. 在200 mW抽运功率激励下的100 cm光纤长度上, 最大小信号增益超过了40 dB, 高于30 dB信号增益的放大带宽达到了120 nm (2696—2816 nm). 研究表明, Ga₅Ge₂₀Sb₁₀S₆₅硫系玻璃基掺Er³⁺微结构光纤是一种理想的可应用于2.7 μm波段中红外宽带放大器的增益介质.     

室温掺铒光纤放大器中实现参量控制无损耗光速减慢传输

本文对掺铒光纤放大器中的光速减慢传输系统进行深入研究,提出一种直接利用掺铒光纤放大器中抽运光 强度和掺铒光纤长度,通过优化控制参量来降低信号光强度损耗系数,从而可以实现无强度损耗光速减慢传输, 研究结果表明:当抽运光功率为3.5 mW时,信号光强度损耗系数近似为零;当抽运光关闭时,掺铒光纤长度为 0.1 m时,信号光强度损耗系数近似为零.     

Er3+/Tm3+共掺杂Ga5Ge20Sb10S65玻璃的发光特性及能量传递

采用高温熔融急冷法制备了系列Er3+/Tm3+共掺杂的Ga5Ge20Sb10S65玻璃,测试了样品的吸收光谱,以及分别在980 nm和800nm LD激发下样品的荧光光谱.运用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Ga5Ge20Sb1oS65玻璃中的强度参数Ω(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和辐射寿命τ等光...     

GENERATION OF MULTI-WAVELENGTH VISIBLE LIGHT IN Er3+-DOPED AND Er3+/Yb3+-DOPED SINGLE-MODE OPTICAL FIBER PUMPED AT 1313 nm

We report the generation of multi-wavelength visible light through amplified spontaneous emission (ASE) in Er³⁺-doped and Er³⁺/Yb³⁺-doped germanosilicate single-mode optical fiber pumped by a Nd:YLF laser at 1313nm. In the Er³⁺-doped fiber, the intense multi-wavelength blue emission hnes around 463-510nm corre-spond to transitions born ²G_7/2 etc. excited states to the metastable ⁴I_13/2 state, and their pumping mechanists is aecomphshed by a stepwise four-photon absorption. Some emission hnes in this wavelength region are attributed to the three-wave sum-frequency process of 1313 and 1530nm (corresponds to ⁴I_13/2 -⁴I_15/2). The intense green emission hnes at 525 and 540 nm are also observed in the Er³⁺-doped fiber. In the Er³⁺/Yb³⁺-doped fiber the blue and green lines are very weak compared with those in the Er³⁺-doped fiber.     

掺Er3+氟化物光纤振荡器中红外超短脉冲的产生

基于非线性薛定谔方程建立了氟化物(ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF, ZBLAN)光纤振荡器中产生中红外超短脉冲的理论模型, 在此基础上研究了中红外超短脉冲在氟化物光纤振荡器中形成的物理机理, 数值模拟了氟化物光纤振荡器中中红外超短脉冲的演化过程. 分析了腔内净色散和小信号增益系数对振荡器中锁模脉冲产生的影响, 并给出了参数设置范围. 研究发现: 当掺Er³⁺氟化物光纤长度, 小信号增益系数, 不饱和损耗为一定值时, 腔内净色散在一定范围内才会出现稳定的锁模脉冲, 且随着腔内净色散增加脉冲宽度变宽, 光谱变窄, 峰值功率降低; 当掺Er³⁺氟化物光纤长度及不饱和损耗一定, 腔内净色散量为合理值, 小信号增益系数在合理的范围时可以得到稳定的锁模脉冲, 且随着小信号增益系数的增加脉冲宽度变宽, 光谱变宽, 峰值功率增加.     

Widely tunable Yb-doped laser with all fiber structure

In this paper, an all fiber Yb³⁺-doped fiber ring laser with large tuning range has been reported. A 976 nm laser diode (LD) pumped laser is used as the pump source and high concentration Yb³⁺-doped fiber is adopted as gain medium. Adjusting the polarization controller (PC), a widely tunable range of 20 nm from 1030 to 1050 nm is obtained. The spectral linewidth of the pulse is less than 0.2 nm. Comparing with other fiber laser structures, the fiber laser with an all-fiber structure has higher efficiency and better stability. The laser also has very stable and flat output within the whole tuning range.     

Controllable ultraslow light propagation in highly-doped erbium fiber

We report on slow light propagation induced by the coherent population oscillation in an erbium-doped optical fiber (EDOF). The slowdown of group velocity of light is demonstrated in a solid-state material at room temperature. We observe a maximum fractional delay of 0.129 and a maximum delay of 8.75 ms corresponding to a group velocity as low as 228.57 m/s in a sinusoid-like modulated waveform. We study in details the influences of the erbium ion density and the length of fiber on the fractional delay and the slow light propagation. The data show that the fractional delay can be increased using the fiber with high erbium ions density or long interaction length.