掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的优化算法

利用平均反转率迭代算法计算掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的稳态速率方程组,并采用遗传算法对分布泵浦功率的大小和每段光纤长度同时进行优化。评估函数中引入了每段光纤中最高温度的标准方差,以确保每段光纤中的最高工作温度是相同的。通过优化,7段泵浦的最高温度和标准方差分别为126.34 ℃和1.95 ℃ ,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为119.76 ℃和2.12 ℃。而未经优化的7段泵浦的最高温度和标准方差分别为147.12 ℃和21.37 ℃,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为139.95 ℃和20.83 ℃。计算结果表明：泵浦方式的优化降低了最高温度和标准方差,实现了光纤中温度分布的均匀性,并且通过增加泵浦段数可以进一步降低最高温度和平坦温度分布。     

掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的优化算法

 利用平均反转率迭代算法计算掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的稳态速率方程组,并采用遗传算法对分布泵浦功率的大小和每段光纤长度同时进行优化。评估函数中引入了每段光纤中最高温度的标准方差,以确保每段光纤中的最高工作温度是相同的。通过优化,7段泵浦的最高温度和标准方差分别为126.34 ℃和1.95 ℃ ,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为119.76 ℃和2.12 ℃。而未经优化的7段泵浦的最高温度和标准方差分别为147.12 ℃和21.37 ℃,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为139.95 ℃和20.83 ℃。计算结果表明：泵浦方式的优化降低了最高温度和标准方差,实现了光纤中温度分布的均匀性,并且通过增加泵浦段数可以进一步降低最高温度和平坦温度分布。     

高功率掺镱双包层光纤放大器放大特性理论模拟

运用掺镱双包层光纤放大器的理论模型,分析了连续和脉冲光放大时放大自发辐射(ASE)的计算方法。采用Runge-Kutta方法求解了考虑ASE稳态时掺镱双包层光纤放大器的放大特性,采用有限差分法求解了矩形、高斯和超高斯脉冲的放大特性。结果表明：用3 m长的双包层光纤、10 W的泵浦功率可以将脉宽3 ns、峰值功率为1 W的脉冲信号光峰值功率放大到15 kW左右;在饱和增益情况下,脉冲的波形变尖,宽度变窄;采用短的大模场双包层光纤和后向泵浦方式可以有效地降低ASE,并避免有害非线性效应。     

掺Yb3+双包层光纤激光器实验中的荧光分析

在研究掺Yb3+光纤激光器的实验中,发现伴生有可见区的荧光,用光谱仪测量发现该可见区荧光的波长分别为639.4 nm,520.7 nm,487 nm和474.8 nm,通过对比分析掺Yb3+光纤中杂质的能级结构,发现伴生的红、绿、蓝荧光由Yb3+与Pr3+合作产生,其荧光过程是由于Yb3+离子的能量转移给Pr3+,由Pr3+受激辐射产生的红、绿、蓝荧光.实验结果表明:掺Yb3+双包层光纤吸收泵浦光后产生的荧光是上转换的,这会导致光纤激光器激光能量转换效率的降低.     

高功率掺镱双包层光纤放大器放大特性理论模拟

 运用掺镱双包层光纤放大器的理论模型,分析了连续和脉冲光放大时放大自发辐射(ASE)的计算方法。采用Runge-Kutta方法求解了考虑ASE稳态时掺镱双包层光纤放大器的放大特性,采用有限差分法求解了矩形、高斯和超高斯脉冲的放大特性。结果表明：用3 m长的双包层光纤、10 W的泵浦功率可以将脉宽3 ns、峰值功率为1 W的脉冲信号光峰值功率放大到15 kW左右;在饱和增益情况下,脉冲的波形变尖,宽度变窄;采用短的大模场双包层光纤和后向泵浦方式可以有效地降低ASE,并避免有害非线性效应。     

高峰值功率大模场全光纤脉冲放大器

报道了一种由纤芯直径分别为15 μm和25 μm的大模场光纤组成的全光纤脉冲放大器模块。当注入脉冲宽度为10 ns,重复频率为1 Hz,光谱宽度为0.3 nm,脉冲能量为80 nJ的激光脉冲时,经过两级放大输出的激光脉冲峰值功率为30 kW,单脉冲能量为300 μJ。此外,实验研究了该放大器模块输出的时间特性。研究发现：由于受激布里渊散射（SBS）效应,限制了单纵模光纤激光在光纤中的高能量放大,采用宽带激光脉冲可以有效地抑制SBS效应,提高光纤放大器的SBS阈值。     

高峰值功率大模场全光纤脉冲放大器

报道了一种由纤芯直径分别为15μm和25μm的大模场光纤组成的全光纤脉冲放大器模块.当注入脉冲宽度为10 ns,重复频率为1 Hz.光谱宽度为0.3 nm,脉冲能量为80 nJ的激光脉冲时,经过两级放大输出的激光脉冲峰值功率为30 kW,单脉冲能量为300μJ.此外,实验研究了该放大器模块输出的时间特性.研究发现:由于受激布里渊散射(SBS)效应,限制了单纵模光纤激光在光纤中的高能量放大,采用宽带激光脉冲可以有效地抑制SBS效应,提高光纤放大器的SBS阈值.     

Evolution of modes in double-clad Raman fiber amplifier

Stimulated Raman scattering in a double cladding optical fiber is studied with a continuous wave laser used as a pump source. Under various launch conditions, pump modes are differently excited. Considering the mode coupling effect among the pump modes, the evolution of the power in the Stokes modes is studied. The results show that the scattered waves （the Stokes waves） in the fiber core with 9%tm diameter and 0.14 NA could propagate predominantly in the fundamental mode of the fiber by carefully adjusting the pump light launching conditions.     

基于M型掺镱光纤的近单模2 kW光纤放大器

模式不稳定效应和非线性效应已经成为高功率光纤激光器中限制输出功率和光束质量进一步提升的主要障碍.采用改进的化学气相沉积工艺结合溶液掺杂技术制备25/400μm的M型掺镱双包层光纤,纤芯和中间凹陷区域的数值孔径分别为0.054和0.025.基于该光纤搭建976 nm双向泵浦全光纤结构放大器.在泵浦光功率为3283 W时,获得2285 W中心波长为1080 nm的激光输出,3 dB线宽为3.01 nm,测量的光束质量因子为1.42,且未出现受激拉曼散射现象.这是目前基于M型掺镱光纤实现的最高输出功率,通过优化光纤结构参数实现功率进一步提升是有希望的.     

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。     

High gain L-band erbium-doped fiber amplifier with two-stage double-pass configuration

An experiment on gain enhancement in the long wavelength band erbium-doped fiber amplifier (L-band EDFA) is demonstrated using dual forward pumping scheme in double-pass system. Compared to a single-stage single-pass scheme, the small signal gain for 1580 nm signal can be improved by 13.5 dB. However, a noise figure penalty of 2.9 dB was obtained due to the backward C-band ASE from second stage and the already amplified signal from the first pass that extracting energy from the forward C-band ASE. The maximum gain improvement of 13.7 dB was obtained at a signal wavelength of 1588 nm while signal and total pump powers were fixed at -30 dBm and 92 mW, respectively.     

Numerical analysis of stimulated inelastic scatterings in ytterbium-doped double-clad fiber amplifier with multi-ns-duration and multi-hundred-kW peak-power output

We investigate the stimulated Brillouin scattering (SBS) and the stimulated Raman scattering (SRS) in an ytterbium-doped double-clad fiber amplifier that outputs optical pulses with multi-ns-duration and multi-hundred-kW peak-power. The ytterbium-doped double-clad fiber amplifier is simulated by a model which is composed of a set of propagation-rate equations. The simulated results show that SBS and SRS will deform the output signal pulse in both the time domain and the spectral domain, and degrade the performance of the ytterbium-doped double-clad fiber amplifier seriously. It is shown in our simulation that the troublesome SBS can be effectively suppressed by broadening the signal linewidth to a critical value of 0.07 nm in our calculation, and the effect of SRS can be suppressed using a large-mode-area fiber with proper length. The model and the simulated results are very useful for designing an ultra-high-power ytterbium-doped double-clad fiber amplifier.     

A four-passed ytterbium-doped fiber amplifier

In this paper, a four-passed ytterbium-doped fiber amplifier (YDFA) is discussed. The gain and the pump and the signal light propagation characteristics of the four-passed YDFA are described. It is found that, while using a shorter length of the fiber, a four-passed fiber amplifier can realize the same output power as a single-pass fiber amplifier, and, for the same fiber lengths, a four-passed fiber amplifier offers a significantly higher power than its single-pass counterpart.     

可调脉冲宽度的调Q掺铥双包层光纤激光器

在激光器输出平均功率一定的情况下,峰值功率主要取决于调制频率和脉冲宽度。这使得脉冲宽度的调节具有一定的实际应用价值。对调Q掺铥双包层光纤激光器进行研究,首先确定了激光器的最佳输出透过率,在65%最佳透过率时,得到2 m激光的输出功率3.9 W,斜率效率为31%。外接一个信号发生器,信号门宽从12 s变化到18 s,并测量了调制频率分别在30 kHz、40 kHz和50 kHz时输出脉冲宽度的变化情况,得到了555.6 W的最高峰值功率,实现了脉冲宽度从163.4 ns到207.9 ns的变化。实验情况证实了用外接信号发生器能有效控制激光器的输出脉冲宽度。     

Supercontinuum generation by combining clad-pumped Er/Yb co-doped fiber amplifier and highly nonlinear photonic crystal fiber

We present an experimental study on supercontinuum generation by combining a clad-pumped Er/Yb co-doped fiber amplifier (EYDFA) and a highly nonlinear photonic crystal fiber (HNL-PCF). By using the nonlinear polarization rotation technique, a stable femtosecond optical pulse seed signal with a central wavelength of 1556.36 nm and a spectral line width of ∼5.6 nm has been obtained. Then, this pulsed seed signal is amplified by the EYDFA, the amplified pulse, which, with the broaden spectrum, propagates in the HNL-PCF. The 20 dB bandwidth of ∼520 nm from 1230 to 1750 nm is obtained.     

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 10 5 8 2nm ,最高输出功率为 5 70mW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     

ps级脉冲光纤放大器和压缩器

对掺镱双包层脉冲光纤放大器进行实验研究。当用入纤功率为1.9 W的半导体激光器激光泵浦0.5 m长的双包层掺镱光纤时,把平均功率为7 mW、重复频率25.4 MHz的激光放大到505 mW,相应的单脉冲能量为19.8 nJ,经过光栅对压缩后,得到2.7 ps的脉冲激光。     

信号光的调制对基于光纤光参量放大光脉冲源的改善

在理论上从四波混频的强度耦合方程出发,给出了基于光纤光参量放大(FOPA)光脉冲的光场表达式,并进一步分析了信号光被相位调制或强度调制后,光脉冲的频率啁啾和强度演化.结论指出：若信号光被强度调制,对所生成脉冲宽度无明显的影响,但可以提高消光比;若信号光被相位调制,所生成的脉冲具有更大的线性正啁啾,可以在相同的抽运功率条件下得到比无相位调制时更窄的脉冲.实验上给出了10 GHz工作速率下的结果,其结果与理论分析符合得很好.通过信号光的相位调制,在05 W平均抽运功率条件下得到了消光比22 dB,脉宽为5 关键词： 光纤参量放大 四波混频 光脉冲源 频率啁啾     

掺Yb3+双包层光纤激光器的数值分析

 对掺Yb³⁺双包层光纤激光器不同参数情况下的输出功率和增益分布进行了数值模拟，分析了一端泵浦和双端泵浦方式下输出特性的差异，激光沿光纤长度方向的分布，输出功率与光纤长度、腔镜反射率及泵浦功率的关系。结果显示：两端泵浦较一端泵浦增益更加平坦，输出功率也稍高；当泵浦光波长为975nm时，输出激光功率对光纤长度更为敏感，最佳光纤长度相对于泵浦光波长为915nm时短且转化效率高；在大功率长光纤的情况下，光纤有损耗时输出功率随输出腔镜反射率的增加单调地减小，无损耗时输出功率不随输出腔镜反射率变化。     

包层泵浦fs光纤放大器的实验研究

在实验上对双包层光纤放大器进行了研究。采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对fs光脉冲进行放大。当用2.5 W的入纤功率泵浦50 cm长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8 mW、重复频率20.84 MHz的激光放大到176 mW,增益为12.2 dB,相应的单脉冲能量为8.1 nJ,放大后脉冲宽度为480 fs,峰值功率为16 kW。