三能级光纤激光器速率方程组的阈值解析解

 在考虑了泵浦损耗及激光损耗的情况下，解析求解了阈值泵浦下的三能级光纤激光器速率方程组，获得了泵浦功率阈值的显函数解析表达式，泵浦功率沿光纤变化的隐函数表达式，以及用功率变化表示的各个能级的粒子数密度随位置变化的显函数表达式。并利用这些表达式对光纤激光器的阈值特性进行了研究，研究表明：泵浦功率阈值随泵浦损耗系数增大而增大；激光上能级粒子数密度随归一化位置呈下降趋势，而下能级粒子数密度的变化与此相反；泵浦功率阈值越大(光纤长度越长),净增益系数随归一位置下降就越快。所获得的结果适用于单包层和双包层光纤激光器。     

多模光纤放大器输出光分析

根据不同的泵浦方式,对多模光纤放大器运用多模速率方程组,采用四阶龙格-库塔法数值计算和分析了在不同泵浦方式下的泵浦效率和信号光在光纤放大器中的传输、放大行为,并研究了在光纤放大器光纤长度有微小变化(mm量级)的情况下,输出光的光束质量与光纤长度的关系。结果表明:输出信号光的光束质量因子随光纤长度微小变化而呈准周期变化,周期与信号光耦合入光纤放大器的本征模式间的传播常数差有关。     

光纤放大器对短脉冲串动态响应的半解析

针对脉冲周期在ms量级、脉宽为ns量级的高功率激光系统输出的短脉冲串,根据其周期性特征及放大过程的特点,在忽略损耗系数和自发辐射的情况下,将1个周期近似分为泵浦和放大2个阶段。运用端面泵浦瞬态速率方程组,导出了2阶段变换时刻所对应的上能级粒子数之间的半解析关系式。据此,在模拟光纤长度对增益影响的基础上,研究了2阶段腔内平均上能级粒子数密度随时间的周期性变化关系,定量分析了脉冲前沿消耗增益对脉冲后沿形状的影响。结果表明:光脉冲前沿增益可达29.22 dB,其后沿增益低至0.82 dB,光脉冲后沿波形必然存在畸变,验证了所得结论的合理性。     

准二能级阈值泵浦光纤激光器的理论分析

 根据含损耗系数的稳态速率方程组，对掺准二能级稀土粒子光纤激光器的泵浦阈值进行了分析和完全解析求解。求得了泵浦阈值功率的显函数解析式，得到了泵浦光阈值功率随光纤位置变化的隐函数表达式，以及信号光功率和上能级粒子数随光纤位置变化的解析表达式。对所得的解进行了数值分析，并与已有的理论和实验结果进行了比较分析。结果表明：由于忽略了信号光和泵浦光损耗系数，不同近似条件下给出的泵浦阈值功率均比实验值低，但所导出的理论研究结果与已有实验结果的差异最小。