光纤参量放大饱和增益特性研究

通过数值分析的方法推导出光纤参量放大饱和信号增益和信号输出功率的数学表达式.计算分三步, 首先数值求解描述参量放大过程的非线性耦合方程得出一系列数值, 然后用控制变量法找到饱和信号增益的函数形式, 最后用最小二乘法拟合出系数（与数字积分结果比较, 最大相对误差不超过0.46‰）.同样也得出了饱和信号输出功率的表达式.计算结果与已有实验结果相吻合.     

拉曼效应和参量放大共同作用下增益谱特性

根据激光脉冲在双折射光纤中传输时, 拉曼效应和参量放大共同作用下所所遵循的耦合模方程, 基于平行拉曼增益的洛伦兹模型, 给出了输入抽运波偏振方向沿相互正交的双折射轴时, 拉曼效应和参量放大共同作用所导致的增益. 讨论并分析了在不同色散区相关参量对增益谱特性的影响. 结果表明, 拉曼效应改变了非线性和色散的相互平衡, 使得参量放大斯托克斯波与反斯托克斯波增益谱彼此不对称; 当输入功率一定时, 其增益谱结构确定, 非线性系数和色散系数两者之间相对变化时, 增益谱的强度和展宽有所改变.     

行波放大器增益饱和特性理论研究

以行波放大器速率方程为基础，采用传输矩阵方法，对行波放大器的增益饱和特性进行了理论研究，讨论了增益饱和特性对电流注入水平，腔面反射率的依赖关系，以及俄歇复合过程在行波放大器增益放大的作用，虽然俄歇复合过程可能提高饱和光强，但它会降低量子效率及非饱和增益，对器件的实际工作特性没有益处。     

混合型光纤喇曼放大器增益和带宽的研究

混合型色散补偿光纤喇曼放大器由普通G652光纤和色散补偿光纤(DCF)组成,包括:DCF +G652、G652 +DCF和 G652+DCF +G652。讨论了它们的工作原理.使用FRA-OptiAmplifier4.0软件对其进行了优化设计,最佳结构为G652 +DCF.它可补偿光纤网络的色散,扩展通信波长范围.1427 nm的喇曼激光器作为激发源,用Q8384光谱分析仪测量了光纤的喇曼增益谱和小信号放大光谱,混合型色散补偿光纤喇曼放大器在S带和C带具有88 nm的增益带宽,这增加了光纤通信网络的传输通道.     

光参量啁啾脉冲放大增益特性研究

 通过对非线性三波耦合方程组进行数值求解，研究了光参量放大的增益特性及饱和放大特性。给出了泵浦光、信号光参数对参量增益的影响及其与晶体饱和长度的关系。且OPA具有传统CPA系统所不具有的优点，将有可能取代传统的CPA系统而作为超短超强激光系统的新型前端。     

光参量啁啾脉冲放大增益特性研究

通过对非线性三波耦合方程组进行数值求解,研究了光参量放大的增益特性及饱和放大特性。给出了泵浦光、信号光参数对参量增益的影响及其与晶体饱和长度的关系。且OPA具有传统CPA系统所不具有的优点,将有可能取代传统的CPA系统而作为超短超强激光系统的新型前端。     

双折射光纤中拉曼效应对参量放大增益谱的影响

根据激光脉冲在光纤中传输时, 所满足的波动方程, 导出了拉曼效应和参量放大共同作用下, 在双折射光纤中所遵循的耦合模方程, 并引入平行拉曼增益的洛伦兹模型, 给出了输入抽运波偏振方向同双折射轴成45^o 时, 拉曼效应和参量放大共同作用所导致的增益. 讨论并分析了拉曼效应在不同色散区对参量放大增益谱的影响. 结果表明, 在考虑拉曼效应后, 使得参量放大斯托克斯波与反斯托克斯波增益谱彼此不对称; 在反常色散区, 产生的增益以反斯托克斯波为主, 正常色散区则以斯托克斯波为主.     

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。     

光纤放大器增益饱和对有源光纤环形腔滤波特性的影响

从理论和实验两个方面研究了有源光纤环形腔滤波器输入光功率对光纤放大器增益的影响及由此引起的对有源光纤环形腔滤波特性的影响。在考虑上述影响的情况下 ,对有源光纤环形腔滤波器参数的优化作了讨论     

双折射色散阶跃光纤中拉曼效应和参量放大增益谱

在拉曼效应和参量放大共同作用下,当激光脉冲在双折射光纤中传输时,根据所遵循的耦合模方程,通过引入平行拉曼增益的洛伦兹模型,导出了当输入泵浦波偏振方向同双折射轴成45°角时,在双折射色散阶跃光纤中拉曼效应和参量放大共同作用所导致的增益,讨论并分析了在不同色散区增益谱随相关参量的变化。结果表明:由于拉曼效应、参量放大、双折射和色散的相互作用,导致增益谱的斯托克斯波与反斯托克斯波彼此不对称;在反常色散区,产生的增益以反斯托克斯波为主,在正常色散区则以斯托克斯波为主;当表征距离的级数m发生变化时,增益谱也随之发生变化,可以利用色散阶跃光纤在适当的级数m位置提取T频率脉冲。     

光纤参变放大器光纤长度的优化设计

随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。     

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.     

双抽运光纤光参变放大的全光多波长变换与码型转换

利用强度调制的数据信号光作为一路抽运光,与另一路直流或者正弦强度调制抽运光组合可以在双抽运光纤光参变放大过程中实现全光多波长变换或者在全光多波长变换的同时实现码型转换.理论上,从信号增益的角度分析了波长转换与码型转换的原理.实验上演示了2.5Gb/s的非归零(NRZ)码信号的全光多波长转换与到归零(RZ)码信号的转换.多波长转换实验表明:双抽运条件下的光参变过程可以实现多波长转换并得到正、反码的输出,还同时对信号有一定的再生作用.码型转换后信号的占空比为30%,消光比也得到提高.     

掺钕光纤放大器的弯曲损耗对增益的影响

利用掺钕光纤放大器的粒子数速率方程、功率传输方程和光纤弯曲损耗公式,对光纤弯曲损耗所引起的增益变化进行了数值模拟,分析了对于不同半径和波长下光纤弯曲损耗对光纤增益的影响,结果表明,对于一定长度的光纤,其增益随弯曲半径的减小而减小,当弯曲达到一定值时,增益发生急剧的降低;随弯曲半径的减小,其增益谱线发生下移,这对实验研究有着重要的指导意义。     

强脉冲信号在光纤参变放大器中的放大特性研究

考虑到抽运损耗、走离、色散和非线性等效应,用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薛定谔方程组,就强脉冲信号在连续光抽运光纤参变放大器中的放大情况进行了理论研究。研究结果表明,强脉冲信号除经历振幅放大,脉冲时域展宽等过程外,还会发生令人感兴趣的脉冲分裂现象,即一个脉冲信号分裂为两个子脉冲。而且即使在连续光抽运的情况下,走离效应对强脉冲信号的放大也产生了显著影响,即促使两个子脉冲振幅不等以及脉冲漂移。最后,强脉冲信号独特的放大特性用光纤参变放大器的饱和增益特性做了很好的解释,并指出脉冲分裂现象在信号抽样、脉冲压缩、光时分复用系统中有潜在用途。     

半导体光放大器的稳态增益饱和特性

高速全光逻辑门是实现光分组交换、光计算和未来高速大容量光传输的关键器件,近年来受到广泛的关注。半导体光放大器（SOA）因为具备体积小、工作波长范围宽、响应时间短及良好的非线性特性等优点,成为研制高速全光逻辑器件的首选。采用分段模型分析了SOA的稳态增益饱和特性,通过数值求解载流子速率方程和光传输方程对其特性进行了仿真实现。结果表明,SOA在入射光功率不同时会表现出明显的非线性;在一定范围内增加光功率,SOA增益持续增加,继续增加入射光功率,SOA逐渐进入饱和吸收状态,增益反而降低。     

BBO-I非共线光学参变啁啾脉冲放大增益带宽的实验研究

以纳秒级调Q倍频的Nd:YAG激光器为抽运源,以自锁模钛宝石激光器输出并经光栅展宽的800nm啁啾脉冲为信号光,实验研究了其宽带BBO－I非共线相位匹配光学啁啾脉冲放大（OPCPA）的增益谱,研究结果表明,非共线夹角的变化对BBO－I非共线相位匹配光学参变啁啾脉冲放大的增益谱有很大的影响。     

Design Method for Ultrabroadband Optical Parametric Chirped Pulse Amplification

Multiple amplification stages with different phase-matching angles were designed to yield stable and ultrabroadband amplification in optical parametric chirped pulse amplification by optimally controlling the idler laser pulses. Numerical results showed that the overall temporal duration of the amplified seed laser pulse and subsequently the spectral bandwidth can be amplified by using multiple amplification stages in comparison with those of the initial seed pulse laser, which is suitable to generate a high-energy pulse with ultrashort pulse duration in a simple manner.