基于铒镱共掺光纤光栅光学上转换的实验研究

通过载氢和紫外光曝光在铒镱共掺光纤上制作了光纤光栅,当波长为976.4nm的半导体连续激光泵浦该光栅时,在只有4mW的抽运功率水平下,便可以观察到显著的上转换蓝绿光辐射,随泵浦功率的增加,辐射强度也在增加。通过单色仪和光电倍增管记录到了绿光、蓝光、紫光和紫外等多波长的上转换辐射光。利用显微镜数码相片证实在同种铒镱共掺光纤中没有上转换现象。     

布里渊-掺铒光纤随机光纤激光器输出特性分析

设计了一种基于受激布里渊散射和掺铒光纤混合增益的随机光纤激光器,该激光器选用两段长为20km的单模光纤组成全开放腔结构,利用单模光纤的瑞利散射提供随机光反馈.研究表明,固定布里渊泵浦波长和泵浦功率分别为1 550.00nm和2.19mW时,增加掺铒光纤泵浦功率,可以实现两个波长的随机激光输出,一阶和二阶受激布里渊散射光与布里渊泵浦光波长间隔分别约为0.088nm和0.174nm,产生一阶和二阶受激布里渊散射对应的掺铒光纤泵浦功率分别为190mW和370mW;当掺铒光纤泵浦功率为433mW时,激光器两端的最大输出功率为1.60mW和1.68mW.当掺铒光纤泵浦功率明显高于阈值功率时,获得的一阶和二阶随机激光输出稳定,3dB线宽约为0.022nm,峰值强度和位置基本不随时间而变化.     

铋/铒共掺光纤荧光特性实验研究

分别用980nm和830nm的半导体激光器作为泵浦源激发铋/铒共掺光纤,采用前向和背向泵浦方式分析放大的自发辐射谱特性.实验结果表明:随着泵浦功率的增大,荧光强度显著增强.利用980nm半导体激光器,采用前向泵浦方式可激发以1 142nm和1 536nm为中心的两个辐射带,以1 142nm为最高辐射峰的3dB带宽是141nm,以1 536nm为最高辐射峰的3dB带宽是29nm.利用830nm半导体激光器,采用前向泵浦方式可激发以1 421nm为中心的荧光谱,3dB带宽是447nm.980nm和830nm激光器分别前向泵浦铋/铒共掺光纤时,随着光纤长度的增加,荧光先增强后减弱;分别背向泵浦铋/铒共掺光纤时,随着光纤长度的增加,荧光强度先逐渐增强后保持稳定.在25~80℃的温度范围内,铋/铒共掺光纤的荧光强度几乎不受温度的影响.使用980nm和830nm泵浦源同时激发铋/铒共掺光纤,结果表明铋/铒共掺光纤的发光中心具有相对独立性,发光范围存在部分重叠.     

掺铒光纤非线性耦合器的实验研究

提出一种耦合参量可用光调控的掺铒光纤非线性耦合器.用熔融拉锥法熔合两根掺铒光纤,拉制成工作波长为155nm的3dB掺铒光纤耦合器.通过调变输入耦合器一臂的980nm泵浦光功率,可以改变两臂的传播常量差,从而改变耦合器两臂信号光的相对输出功率.通过测量输入泵浦光功率和两臂信号光输出功率,得到直通臂耦合比依赖于泵浦光功率的实验曲线.实验研究表明,当泵浦光功率从0 mW变化至20 mW时,耦合比的变化可达到40％.与理论模拟的结果一致.     

光纤陀螺用掺铒超荧光光纤光源输出特性研究

介绍了掺铒超荧光光纤光源(SFS)的基本原理和SFS各种基本结构的特点。结合实际应用选择了单程后向(SPB) SFS作为光纤陀螺用光源。理论分析了影响单程后向掺铒超荧光光纤光源输出特性的各种因素。通过实验分析了铒纤长度对单程后向掺铒光纤光源泵浦效率和输出光谱的影响,特别是对中心波长稳定性的影响,对于单程后向结构掺铒光纤光源来说,铒纤长度有一个最佳值。演示了铒纤在选择最佳长度的情况下,泵浦功率对输出谱型的影响。通过实验分析了-40℃～60℃之间光源输出光谱和输出光功率的温度稳定性。最终得到了适用于惯导级光纤陀螺的光源。     

双程前向近高斯型掺铒超荧光光纤光源的实验研究

研究了输出谱型为近高斯型的掺铒超荧光光纤光源,分析了高斯型光谱的自相干函数和影响平均波长稳定性的因素.采用双程前向光源结构,通过选择铒纤长度获得高斯型光谱输出,同时调节泵浦功率来优化铒纤的本征温度系数对光源的影响,得到铒纤长度10.05 m,泵浦功率为172 mW时,整体光路（除半导体泵浦激光器及其驱动电源）在全温－40 ℃~60 ℃测试条件下平均波长稳定性为66.651 ppm的近高斯型掺铒光纤光源.     

掺铒光纤激光器输出特性的研究

根据掺铒光纤激光器的速率方程,对线性腔连续掺铒光纤激光器的输出特性进行了详细的理论分析,得到了980 nm泵浦的掺铒光纤激光器在稳态条件下的解析表达式.利用数值模拟结果对光纤激光器的上下能级粒子数和泵浦功率沿光纤长度分布以及泵浦阈值、斜率效率等进行了分析和讨论,并进行了980 nm泵浦的掺铒光纤激光器的实验,实验证明:光纤激光器的阈值与理论计算基本一致.     

双程前向近高斯型掺铒超荧光光纤光源的实验研究

研究了输出谱型为近高斯型的掺铒超荧光光纤光源,分析了高斯型光谱的自相干函数和影响平均波长稳定性的因素.采用双程前向光源结构,通过选择铒纤长度获得高斯型光谱输出,同时调节泵浦功率来优化铒纤的本征温度系数对光源的影响,得到铒纤长度10.05 m,泵浦功率为172 mW时,整体光路(除半导体泵浦激光器及其驱动电源)在全温-4...     

新型三段高性能的长波段掺铒光纤超荧光光源的研究

提出了一种第一段无泵浦、第二段前向泵浦和第三段后向泵浦的三段级联掺铒光纤超荧光光纤光源的新结构.数值分析了泵浦光波长、铒光纤长度以及泵浦比例对新结构性能的影响.结果表明可以找到一组适合制作成本低廉、输出功率高、谱平坦的长波段掺铒光纤超荧光光源.     

石英基L波段扩展掺铒光纤及其放大性能

掺铒光纤放大器的增益带宽是限制光纤通信系统传输容量提升的重要因素.受铒离子激发态吸收所限,常规L波段掺铒光纤难以实现更长波段的带宽扩展.本文基于改进的化学气相沉积工艺成功制备了P/Al共掺石英基L波段扩展掺铒光纤,研究了共掺离子对于铒离子4I13/2能级到4I9/2能级激发态吸收的影响.通过分别搭建单级前向泵浦和多级的放大结构,测试了其宽带放大性能.基于前向980 nm泵浦的单级结构,当输入信号功率为–9 dBm,泵浦功率为530 mW时,该光纤在1625.3 nm处增益达10.5 dB,最大噪声指数为5.9 dB.多级放大结构下,该光纤在1625.3 nm处增益可达23.4 dB.实验结果表明P/Al共掺石英基掺铒光纤可以有效抑制铒离子的激发态吸收,为进一步扩展L波段增益带宽提供了强有力的可行方案.     

掺铒光纤放大器的优化设计

本文对掺铒光纤放大器优化设计方面的一系列问题进行了理论分析,通过对四十六所提供的掺铒光纤吸收谱的分析,分别计算了在掺铒光纤长度不同及入纤的泵浦功率不同的情况下,最佳的泵浦波长,理论分析了在不同的掺铒半径比的情况下的最佳截止波长,以及在不同的掺铒半径比和不同的掺杂浓度下的最佳掺铒光纤长度.     

915nm泵浦混合掺铒/铒镱共掺双包层光纤放大器

研究了一种混合掺铒/铒镱共掺光纤放大器,用掺铒光纤放大器作为输入信号的预放大器,用铒镱共掺双包层光纤放大器作为主放大器。掺铒光纤放大器采用20m长掺铒光纤作为增益介质,采用最大输出功率318mW的单模半导体激光器二极管作为泵浦源,预放大器获得的最大输出功率是113mW。铒镱共掺光纤放大器采用14m长铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,采用2个915nm多模半导体激光二极管作为泵浦源,在输入信号功率为10mW、信号波长1555nm时,混合光纤放大器获得了最大输出功率为32.04dBm,即1.6W,与此相应的混合光纤放大器的光-光转换效率为18.5%。     

新颖的高功率L-波段掺铒光纤超荧光光源

研究了L-波段超荧光在光纤中的产生机理,设计了一种带光纤圈反射器的双级双程前向输出L-波段光源结构,通过对两级采用掺铒浓度不同的光纤并优化其长度及两级泵浦光功率,实验中获得了功率高达19.86mW(12.98dBm)、中心波长为1577.421nm的L-波段(1555-1620nm)超荧光光源。实现了低浓度掺铒光纤起诱导光及改善光谱的作用,高浓度光纤为主要发光源,采用光纤圈反射器提高了泵浦光的利用效率、光源的平坦度及稳定性。同时分析了结构中各个参量对光源各方面性能的影响,对光源的设计具有指导意义。     

长波段掺铒光纤放大器用掺铒光纤的设计考虑

本文分析了长波段掺铒光纤放大器(EDFA)的增益系数与Er³⁺离子浓度的关系.研制了铝共掺杂的高浓度掺铒光纤,以缩短长波段掺铒光纤的长度.用两级泵浦实现了L-波段EDFA.光纤放大器的掺铒光纤总长18m,在1570nm波长处的小信号增益为42.26dB,输出功率为17.5dBm.我们认为,较低的浓度淬灭效应归因于光纤中较高的A1掺杂浓度.当总的输入信号功率为-3dBm时,在1570至1600nm间的7路WDM信号的增益不平坦度仅为0.68dB..     

掺铒光纤自发辐射特性研究

本文对掺铒光纤的自发辐射特性进行了研究,分析了掺杂铒离子光纤的吸收截面、辐射截面、自发辐射谱、净增益系数等的特性,以及在掺铒光纤中,泵浦功率、自发辐射功率、光纤长度、自发辐射谱之间的关系,并用单色仪和波长为1.48um的InGaAsP半导体激光器测试了国产掺铒光纤的吸收谱和它的自发辐射谱。     

自放大结构分布反馈光纤激光器输出特性

在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性,利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器,对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明:所设计的激光器结构充分利用了泵浦光,在300mW的(980nm)泵浦功率下获得了功率为32.5mW,线宽为11.5kHz,相对强度噪音为-87dB/Hz的激光输出.     

基于高浓度掺铒光纤的平坦宽带光源设计

为了实现高平坦的自发辐射输出,提出并设计了一种基于974nm泵浦源和高掺杂浓度掺铒光纤的平坦宽带光源。系统以泵浦波长974nm的激光二极管作为泵浦源,先将泵浦光分为两路对掺铒光纤分级泵浦,再将铒离子产生的自发辐射光合并输出,并调节铒纤长度和泵浦功率对输出光谱进行优化。仿真结果表明：泵浦功率为160mW,两段掺铒光纤长度分别为7m和2m时,可以在1530～1610nm得到带宽为80nm,功率为20.348mW,平坦度为±1.268dB的光谱输出。该系统在不额外增加滤波器且光纤总长小于10m的前提下,实现平坦宽带输出,有望在光纤传感系统中得到应用。     

辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤激光器实验研究

铒镱共掺光纤激光器的功率提高主要受热效应和镱波段放大的自发辐射的限制。为了提高铒镱共掺光纤激光器的输出功率,设计了液冷散热结构并采用辅腔泵浦法进行实验研究。结果表明,采用2.1 m长的大模面积铒镱共掺双包层光纤时,在47.5 W的泵浦功率下得到了波长为1 548.9 nm、最高功率为21.6 W的输出,综合泵浦转化效率为45.7%;辅助腔中镱波段振荡建立前后的斜率效率分别为48.4%和56.2%。     

掺铒光纤放大器的理论模拟与全局分析

基于Giles模型并考虑了ASE噪音,对各种泵浦方式下的掺铒光纤放大器(EDFA)进行了数值模拟.提出了一种新的分析方法(增益噪音指数全局分析法),直观有效地分析了EDFA的增益和噪音指数与掺铒光纤长度和泵浦功率的依赖关系,并对各种EDFA的性能作了全面的比较.     

一种高效率的L波段掺铒光纤ASE宽带光源

利用双程双向泵浦单级掺铒光纤的结构实现高效率的L波段掺铒光纤放大自发辐射输出,同时选择1480nm半导体激光器作为泵浦源,高掺杂铒光纤为增益介质,通过优化铒光纤长度,获得了在1566-1604 nm（38 nm）,自发辐射谱功率高于－16 dBm,总输出功率13.7 dBm的L波段掺铒光纤放大自发辐射光源.该光源结构相比于双程前向泵浦结构的L波段掺铒光纤放大自发辐射光源,其泵浦效率从11.8%提高到23.4%.