光纤中受激四光子混频和受激喇曼散射的联合效应

本文从掺杂多模石英光纤中同时记录到六对斯托克斯-反斯托克斯谱线,并在540—640nm的光谱范围内获得了受激四光子混频和受激喇曼散射联合产生的连续光谱带。在比较20m和200m光纤不同光谱特征的基础上,详细分析了受激四光子混频和受激喇曼散射谱线间的竞争和转化过程。 关键词：     

全开腔双倍间隔布里渊-喇曼多波长光纤激光器

设计了一种无反馈全开腔双倍间隔布里渊-喇曼光纤激光器.采用C+L波段可调谐激光器作为布里渊泵浦,中心波长为1 455nm的激光二极管作为喇曼泵浦,7km色散补偿光纤作为增益介质.受激布里渊散射和喇曼放大在色散补偿光纤中同时产生,奇数阶和偶数阶斯托克斯光分别从色散补偿光纤两端输出.该结构减少了多个器件造成的插入损耗.最多可得到186个波长数,调谐范围为28.6nm,波长间隔为0.154nm.加入一段4m掺铒光纤优化后可将边模抑制比从14dB提高至20dB.     

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.     

单模石英光纤中受激喇曼散射的研究

利用连续光纤激光器为泵浦源,对单模石英光纤中的受激喇曼散射进行了实验研究.在较低功率泵浦下,观察到由自发喇曼散射向受激喇曼散射演化的过程中,光谱不断变窄;当Stokes波信号功率较强时,观察到光谱峰值相对于泵浦波的频移量从440 cm－1转化到490 cm－1.在改进耦合系统后,不仅观察到一级喇曼频移,并且观察到了高阶Stokes光.在产生多级喇曼光谱时能量移动比较复杂,每两级的喇曼频移间隔并不完全相同.     

钠蒸气中受激电子喇曼散射

本文报道了钠原子3S-4S跃迁的受激电子喇曼散射的首次观测。获得了2.38μm～2.65μm的可调谐红外输出;计算了受激电子喇曼散射的功率增益系数并测量了红外输出随染料激光频率调谐的变化,其结果符合较好;给出了泵浦功率阈值随钠蒸气压变化的实验曲线;测得光子转换效率约为30％。在此同时,观测到了钠原子4S-3P跃迁的放大自发辐射。     

光纤喇曼放大泵浦光与信号光的关联研究

分析了信号光入射后可能发生的效应基于电磁场理论,综合光纤受激喇曼散射(SRS)效应、建立了光纤喇曼放大泵浦光与斯托克斯光、信号光的关联方程,给出了系统增益形成正反馈条件的表达式,结果表明:在光纤参量满足增益正反馈的条件下,当SRS增益对应于非饱和增益工作状态时入射信号光得到放大,SRS增益愈高则放大倍数愈高,并有区段上SRS增益相对低时其关联程度相对高.     

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.     

纤维光学

光纤及其传输理论TN252007021488在DCF光纤中放大的背向自发喇曼散射的增益特性=Gain character of amplified backward spontaneous Ramanscattering in DCFfiber[刊,中]/徐海峰(上海理工大学光学与电子信息工程学院.上海(200093)),张在宣…//光电工程.-2006,33(11).-97-100光脉冲沿色散补偿光纤(DCF)传输会产生背向自发喇曼散射,当入纤激光功率大于阈值时,出现放大的背向自发喇曼散射现象。实验发现,反斯托克斯(ASR)和斯托克斯(SR)自身脉冲光纤喇曼放大的阈值泵浦峰值脉冲功率是18.2W和14.5W。当入纤激光功率为52W时,背向SR和AS…     

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.     

后向泵浦高功率掺镱光纤放大器的非弹性散射效应

 在考虑受激布里渊散射和受激喇曼散射效应的基础上,数值求解了双包层掺镱光纤放大器的速率-传输方程,分析了后向泵浦高功率掺镱光纤放大器在不同信号光线宽、光纤长度和纤芯直径下的输出特性,研究了受激布里渊散射和受激喇曼散射的抑制条件。计算结果表明:在后向泵浦方式下,若掺镱光纤长度小于0.68 m,纤芯直径大于26 μm,信号光线宽大于0.04 nm,则放大过程中的受激布里渊散射和受激喇曼散射能同时得到有效抑制。     

3.8 W光子晶体光纤喇曼激光器

详细研究了光子晶体光纤拉曼激光器,并首次获得瓦量级的二级喇曼光连续输出.所用泵浦源为20W掺镱光纤激光器(IPG,PYL-20M),中心波长为1070.5nm.光子晶体光纤(Crystal-fiber A/S)的纤芯直径为2.1±0.3μm,在1550nm波长处的模场直径为2.8μm,非线性系数γ=11W-1km-1;包层直径为12     

CBrCl3液芯光纤中的受激喇曼散射

以1.06μm调Q-锁模激光泵浦CBrCl_3液芯光纤,观察到11级受激喇曼散射,测量了各级受激喇曼散射的相对峰值功率及第9、10和11级的频谱.这种液芯光纤中的受激喇曼散射可作为获得2μm以上波段红外相干光的手段.     

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.     

飞秒脉冲作用下光子晶体光纤超连续谱的产生

采用钛宝石超快fs激光器泵浦2m长光子晶体光纤产生超连续谱,重点研究了不同输入功率下350～959nm波长范围内光谱的演变过程,实验中产生的超连续光谱宽度超过550nm分析表明,内脉冲喇曼散射和孤子自频移在开始阶段对光谱长波方向上的展宽起主要作用,这些新的频率成分与随后光谱向短波方向的拓展有密切关系.     

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.     

F-P腔喇曼光纤激光器的实验研究

近年来,随着社会信息传输量的急剧增加,人们对喇曼光纤放大器的研究越来越重视,因为它可放大掺铒光纤放大器所不能放大的波段．由于喇曼光纤放大器基于受激喇曼散射效应,一般具有较高的泵浦阈值,需要较大功率的泵浦源．目前较为适用的泵浦方法有两种：采用多个半导体耦合复用和利     

光子晶体光纤中多泵浦四波混频光谱增益特性研究

研究了信号与泵浦光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的多泵浦四波混频光谱增益特性,从光谱学的角度分析了泵浦光波长漂移,泵浦光偏振方向平行与正交,信号光相对于泵浦光偏振态失配,二者总功率对多泵浦四波混频光谱增益特性的影响,探讨了泵浦光数目对多泵浦四波混频光谱增益特性的冲击。研究发现在36.4 nm波长范围,二者偏振态匹配时多泵浦四波混频效果最好,同时,多泵浦四波混频效应对偏振极为敏感,若两束泵浦光偏振态垂直,则它们分别与信号光发生四波混频,反之,则两束泵浦光之间亦会发生四波混频作用,且在正交泵浦的前提下,信号光偏振方向变化会直接导致各闲频光增益大小发生变化;进一步指出当采用三束连续泵浦光时,同样可以在一定波长范围内实现多泵浦四波混频效应。这些研究对于开发基于光子晶体光纤中多泵浦四波混频效应工作的超快光子器件具有一定的指导意义。     

多泵浦光纤喇曼放大器的模拟分析

通过使用综合理论模型对不同配置条件下的多泵浦分布式光纤喇曼放大器的增益谱进行了数值模拟研究,该理论模型包含了瑞利散射、放大自发辐射和不同交互效应,包括泵浦与泵浦、泵浦与信号和信号与信号之间的交互与能量转移.模拟研究了泵浦源功率、泵浦源波长间隔及光纤损耗对喇曼增益谱的影响,结果表明设计多泵浦光纤喇曼放大器需要对泵浦源功率、泵浦源波长间隔光纤损耗谱进行综合考虑,需对泵浦源功率、泵浦源波长间隔进行合理配置.在本文的泵浦源波长设定条件下,考虑实际光纤的损耗谱特性,为了获得大的增益带宽和小的增益不平坦度,短波长泵浦源和最长波长的泵浦源需要更高的泵浦功率,中间波长泵浦源的功率应较低.     

极性倍频晶体中的相干喇曼混频

本文建立了极性倍频晶体中极化声子相干喇曼混频的耦合波方程,其中考虑了超喇曼极化率β_R.该方程在小信号、声子近似以及喇曼驱动的参量近似下求解.结果表明:在高强度泵浦光受激喇曼散射的相干驱动下,极性倍频晶体可以在泵浦光倍频附近产生极化声子的相干喇曼光束.这种光束可以通过不同的相干喇曼混频过程,由倍频光直接转换,或由基波光直接转换,还可以由倍频光与基波光共同转换而成.这三种转换过程具有各自不同的相位失配因子.在一定条件下,后两种过程可以同时进行.在LiIO_3晶体中证实了上述的结论.实验中泵浦光强度约3.0×10~9W/cm~2.     

亚微米直径光纤的非线性特性研究

用电磁场的严格解分析了亚微米直径光纤的非线性系数，发现光纤直径在700 nm左右（亚微米量级）非线性系数较大，喇曼阈值较小，喇曼增益谱线较多；受激喇曼散射特性的分析表明，由于直径小，光纤在较小的泵浦光功率作用下能量密度就很大，因此很容易观察到受激喇曼散射.实验结果表明，理论分析与实验结果吻合得很好.