百纳秒级单频脉冲光纤激光极限功率的数值分析

建立了百纳秒级单频脉冲光纤激光极限输出功率的理论模型,分析了影响Yb3+掺杂的硅玻璃光纤和磷酸盐光纤最大输出功率的影响因素,计算结果表明影响硅玻璃光纤极限输出功率的因素有抽运光亮度、透镜效应和受激布里渊散射(SBS)效应,而对于磷酸盐光纤除了上述三种因素外还包括纤芯的熔化。在单频脉冲极限输出功率方面磷酸盐光纤的性能要优于硅玻璃光纤。     

全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤环形激光器

讨论了自启动被动锁模掺Yb³⁺光纤环形激光器产生短脉冲的机理，并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb³⁺光纤环形激光器.采用两个976nm半导体激光器级联抽运作为抽运源，高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤作为增益介质，利用光纤的非线性偏振旋转效应，得到自启动、十分稳定的ps量级锁模光脉冲.激光器锁模阈值功率260mW，输出功率25mW，锁模光脉冲中心波长1056nm，3dB带宽11.7nm，重复频率20MHz.与其他结构光纤激光器相比，这种全光纤结构具有更高的效率和更好的稳定性. 关键词： 环形光纤激光器 3+光纤')" href="#">高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤 自启动 被动锁模     

脉冲泵浦掺镱双包层光纤激光器的动力学研究

对脉冲泵浦的掺镱双包层光纤激光器进行了实验研究.采用重复频率1-10 kHz、脉宽100 μs的976 nmLDs泵浦,实现了脉宽小于10 ns的稳定激光脉冲输出.并对该激光器的动力学过程进行了分析,首次提出了在脉冲泵浦光纤激光器中产生ns脉冲是瑞利散射和受激布里渊散射共同作用的结果.     

光纤光栅选频掺Yb3+双包层光纤激光器

利用相位掩模法，在D形内包层掺Yb3+双包层光纤一端直接写制出Bragg光栅，用作双包层光纤激光器的输出腔镜.试验得到了线宽为0.196nm，波长为1058.2nm，最高输出功率为570mW的稳定激光输出，解决了激光器中模式竞争造成的输出不稳定现象.从速率方程出发，对激光器的输出功率与抽运功率、光栅反射率的关系以及最佳光纤长度进行了理论分析，结果与实验符合很好. 关键词： 双包层光纤光栅 掺Yb3＋双包层光纤激光器 相位掩模 速率方程     

掺铒石英光纤中的受激布里渊散射

本文报导用染料调Ｑ红宝石激光（波长λ＝６９４．３ｎｍ）泵浦掺Ｅｒ３＋石英光纤进行的受激布里渊散射（ＳＢＳ）实验研究。测量了受激布里渊散射频移，计算出掺铒石英光纤的体压缩系数。探讨了掺铒光纤中的受激布里渊散射的应用前景。     

百瓦级全光纤结构单频掺铥主振荡功率放大器

报道了平均功率超过百瓦的单频掺铥全光纤结构主振荡功率放大器。使用线宽小于100kHz、中心波长为1.97μm的单频种子源进行级联放大,主放大器的斜率效率为50%。监测放大器的回光功率和光谱,没有发现受激布里渊散射以及其他非线性效应。通过增加泵浦功率,可以获得更高功率的掺铥单频放大输出。     

被动谐波锁模掺Yb3+光纤环形激光器

 利用光纤的非线性偏振旋转效应产生可饱和吸收体的锁模机制，从掺Yb³⁺光纤环形激光器中得到稳定高阶谐波锁模光脉冲。理论分析了工作于正色散区的掺Yb³⁺光纤环形激光器的特性。实验中观测到了掺Yb³⁺光纤环形激光器3种不同演化方式产生高阶锁模光脉冲。4阶谐波锁模脉冲（107.2 MHz重复频率）经过1 m长高掺杂Yb³⁺光纤放大器放大后产生了平均功率100 mW，脉宽22.8 ps的脉冲，最后经过光栅压缩得到了平均输出功率20 mW，脉宽307 fs，脉冲中心波长1 051.2 nm，带宽13.76 nm的激光。     

单频纳秒脉冲全光纤激光器实现300 W平均功率输出

搭建了一台主振荡功率放大（MOPA）结构的单频脉冲全光纤激光器。通过对线宽为 20 kHz 的连续单频激光器进行强度调制,获得了重复频率 10 MHz、脉宽约 8 ns、平均功率约 0.5 mW 的单频脉冲种子激光。采用多级掺镱光纤放大器对脉冲种子激光进行级联放大,获得了平均功率 300.8 W 的高功率激光输出。目前,激光器输出功率仅受限于泵浦功率,有望通过增加泵浦功率进一步提高输出功率。     

一种新型自激发布里渊掺铒光纤激光器

利用级联的受激布里渊效应,自激发布里渊掺铒光纤激光器可以实现常温下的多波长激光输出。通过在自激发掺铒光纤激光器中引入一个高双折射萨尼亚克(Sagnac)环形滤波器,调节萨尼亚克环形滤波器的偏振控制器(PC),实现了可调谐多波长输出,同时在实验中观测到双布里渊多波长带的现象。研究了这种光纤激光器中萨尼亚克环形滤波器的带宽和980 nm抽运光功率对输出波长数的影响,在萨尼亚克环形滤波器的带宽为83.3 nm以及980 nm抽运光功率为260 mW时,得到了52个间隔为0.088 nm的多波长激光输出。     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

15波长输出的布里渊掺铒光纤激光器

多波长布里渊掺铒光纤激光器是一种新型的多波长光纤激光器,其原理是利用受激布里渊增益和掺铒光纤的线性增益,可以在常温下得到波长间隔约为0．08nm(～10GHz)的多波长输出。报道的布里渊掺铒光纤激光器,在布里渊抽运功率为1．7mW、980nm抽运功率为300mW的情况下得到稳定的15个波长(间隔～10GHz)的输出,这种激光器用作光传感器、光谱分析仪以及密集波分复用系统的光源。实验发现,输出波长的个数随着980nm抽运功率的增大而增加。另外,布里渊掺铒光纤激光器的信号功率主要来自于掺铒光纤的增益,而布里渊增益对它的影响不大。     

利用单模光纤中SBS效应进行被动调Q的掺铒光纤激光器研究

分析了利用光纤中的受激布里渊散射(SBS)相位共轭效应进行激光腔内调Q,产生ns量级脉冲激光的原理,并对利用该效应产生的激光脉冲波形和脉冲形成过程进行了数值模拟,得到的脉冲波形与SBS相位共轭反射率随时间变化曲线基本一致,表明利用光纤中的SBS相位共轭作用调Q具有可行性。据此,对采用单模光纤(SMF)作为SBS池的掺Er3＋调Q光纤激光器进行实验研究,当单模光纤长度为1.5 m时,在45 mW的抽运光功率下得到脉宽约2.6 ns,脉冲周期58.23 ns,平均功率7.35 mW的激光脉冲。进一步的研究表明：激光器中相位共轭镜的形成与SBS介质长度有关,SBS介质过长,斯托克斯线之间无固定的相位关系,不能形成相干叠加,SBS相位共轭腔不能形成; SBS介质过短,腔内正交偏振模光子寿命的改变使脉冲出现双峰现象。脉冲形成后其属性只与SBS动态属性有关。     

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.     

窄线宽掺Yb3+双包层光纤激光器研究

 与通常的双包层光纤激光器不同，光纤前端面与二色镜拉开一个小的距离，构成了Fabry-Perot滤波器。理论分析了Fabry-Perot滤波器效应。通过调节光纤前端面与二色镜之间的距离，实现了掺Yb³⁺双包层光纤激光器的窄线宽激光输出，中心波长为1 082.79 nm，谱线宽度为0.14 nm，斜率效率为20%，最大输出功率为0.62 W。     

窄线宽掺Yb3+双包层光纤激光器研究

与通常的双包层光纤激光器不同,光纤前端面与二色镜拉开一个小的距离,构成了Fabry-Perot滤波器。理论分析了Fabry-Perot滤波器效应。通过调节光纤前端面与二色镜之间的距离,实现了掺Yb3+双包层光纤激光器的窄线宽激光输出,中心波长为1 082.79 nm,谱线宽度为0.14 nm,斜率效率为20%,最大输出功率为0.62 W。     

利用光谱滤波器实现自启动的全光纤超短脉冲掺Yb3+光纤激光器

讨论了利用光谱滤波器实现自启动的被动锁模掺Yb³⁺光纤环形激光器的锁模机理,并研制出全光纤结构超短脉冲掺Yb³⁺光纤环形激光器.使用980 nm二极管激光器作为抽运源,高掺杂浓度掺Yb³⁺光纤作为增益介质.在净群速度色散为正的环形腔中加入光谱滤波器,抑制Yb³⁺离子在1030 nm强发射峰的同时,通过对啁啾脉冲的光谱滤波实现脉冲压缩.光谱滤波器与光纤非线性偏振旋转效应相结合,实现了激光器在1053 nm可自启动、十分稳定的锁模运转.激光器锁模阈值功率300 mW,平均斜率效率18.3%,最大输出功率53.07 mW,对应最大输出脉冲能量3.2 nJ.锁模光脉冲中心波长1053.6 nm,3 dB带宽10.84 nm,重复频率16.45 MHz.锁模脉冲宽度为皮秒量级,经腔外光栅对压缩至188 fs. 关键词： 3+光纤激光器')" href="#">掺Yb³⁺光纤激光器 自启动锁模 全光纤     

增益竞争双波长放大单频光纤放大器理论研究

引入增益竞争是抑制单频光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)的有效方式. 在单频光纤放大器的基础上, 推导了描述增益竞争双波长放大单频掺镱双包层光纤放大器的稳态速率方程组, 建立了增益竞争双波长放大单频光纤放大器的理论模型; 利用建立的理论模型模拟分析了信号光波长间隔、 信号光种子功率比、 抽运方式和增益光纤长度等因素对放大器的单频激光输出 效率以及SBS抑制效果的影响.     

间隔0.173nm的可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器

使用四端口环行器和可调谐滤波器,设计了一种间隔为双倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器.该光纤激光器中使用的四端口环形器可以限制奇次阶斯托克斯光在腔内循环并耦合输出初始泵浦光和偶次阶斯托克斯光,而可调滤波器抑制环形腔所形成的自激振荡模,增加了激发多波长激光的功率,从而增加多波长输出个数及其调谐范围.在布里渊泵浦功率为8dBm、980nm泵浦功率为279mW时,实验获得波长间隔为0.173nm的6个波长的激光输出,输出激光的可调谐范围为28nm.     

掺Yb3+光纤激光器的特性与设计

 从速率方程出发，对波长为980nm的激光泵浦掺Yb^{3+光纤激光器进行数值模拟，全面分析激光器阈值功率、输出激光功率、增益等重要参数与泵浦功率、光纤长度、腔镜反射率、掺杂浓度等参量之间的关系。采用高浓度掺Yb3+光纤对环形光纤激光器做了初步实验研究，所得结论与实验模拟结果基本一致。}     

中红外波段As2S3光子晶体光纤中受激布里渊散射的研究(英文)

通过有限元方法研究了As₂S₃光子晶体光纤在2μm至6μm波段的受激布里渊散射。数值结果表明,当空气占空比小于0.6时,所提出的光子晶体光纤可保持单模工作。布里渊频移主要受泵浦波长和光纤结构的影响,泵浦波长从2μm增加到6μm时,布里渊频移减小了4.16 GHz;而当空气占空比由0.5增加到0.6时,布里渊频移变化量仅为兆赫兹量级。布里渊增益谱的半高全宽取决于声子寿命,泵浦波长为2μm时布里渊增益谱的半高全宽是泵浦波长为6μm时的9倍。在空气填充率为0.5和0.6的情况下,提出的光子晶体光纤的最大布里渊增益分别为2.413×10^-10 m/W和2.429×10^-10 m/W。在光纤有效长度相同的条件下,布里渊阈值与泵浦波长正相关,在空气填充率为0.5和0.6的光子晶体光纤中,使用6μm泵浦时的布里渊阈值比使用2μm时分别增大了27.8%和19.6%。这些数值结果对于中红外波段设计和制造基于所提出光纤的光学设备或光学传感器具有重要意义。