侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器

利用光纤角度磨抛侧面耦合新技术研究了侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器。实验上采取新的加工工艺获得了端面具有小锐角磨抛斜角的多模光纤,专门设计的高精密机械调整结构有效地将多模光纤的斜面和双包层光纤的侧面精确对准,通过不同的折射率匹配材料进行的研究,发现折射率匹配材料对于注入功率和抽运效率都有较大影响。实验中通过光纤角度侧面耦合器能够注入1．12W抽运光进入双包层光纤,侧面耦合效率最高可达80％。将该侧面耦合技术用于侧面抽运的掺Yb双包层光纤激光器,在单个尾纤输出的半导体激光器侧面抽运下得到光纤激光器的最大连续激光输出功率282mW,斜率效率为55．5％。实验结果表明,光纤角度磨抛耦合技术是掺Yb双包层光纤激光器的一种简单有效的侧面抽运方式。     

掺铒光纤放大器中抽运问题的理论分析

依据掺铒光纤放大器的速率方程和光传输方程,在不计放大自发辐射的情况下,得出了抽运功率和信号增益在放大器中沿光纤分布的隐函形式的解析表达式,并利用数值模拟对三种抽运方式下的放大器特性进行了分析。     

同带抽运高效率光纤放大器

以光纤光栅为谐振腔搭建了波长为1020 nm的光纤激光器,并通过两级级联放大获得了590 mW的最大输出功率. 利用获得的波长为1020 nm的激光进行了波长为1064 nm种子光同带抽运放大,实验研究了不同增益光纤长度时放大器的输出功率和转换效率. 当增益光纤长度为8.5 m时,放大器最大输出功率为385 mW,斜率效率为81%. 进行了波长为976 nm的半导体激光器直接抽运波长为1064 nm种子光的实验. 在增益光纤长度最优时,其斜率效率为56.4%. 实验结果表明,同带抽运方式比传统抽运方式具有更高的转换效率. 研究结果可为波长为1020 nm的激光高功率放大和波长为1064 nm的光纤激光高功率同带抽运放大提供一定的参考. 关键词： 同带抽运 光纤放大器 斜率效率     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

高功率、低量子亏损同带抽运掺镱光纤放大器

开展了基于同带抽运的高功率、低量子亏损的掺镱光纤放大器实验研究. 搭建了一台输出功率为21 W的1018 nm短波 长掺镱光纤激光器, 并利用其对双包层掺镱光纤进行同带抽运, 获得18.6 W的1080 nm波段激光输出, 光-光转换效率高达90.86%. 关键词： 光纤放大器 同带抽运 双包层光纤 转换效率     

全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.     

双向抽运光纤拉曼放大器的优化设计算法

基于双向抽运拉曼放大器的功率耦合方程 ,采用遗传算法和级链的全局收敛的Broyden方法 ,提出一种优化设计不同形式双向抽运宽带光纤拉曼放大器的自动配置算法。该算法的特点是计算速度快、收敛性好、适应面广。通过对单光纤的分布式、具有不同增益要求的分立式以及不同周期的色散管理结构的分布式双向抽运拉曼放大器的设计表明 :在 10THz的增益带宽内 ,放大器的增益平坦度均优于± 0 .6dB ,表明了该算法的可行性。此方法为采用双向抽运技术的拉曼放大器及其相应的全拉曼光纤传输系统的设计提供了一个公共平台     

分布式喇曼光纤放大器在光传输系统中的应用

就分布式喇曼光纤放大器独特的低噪声和灵活的功率调整性质进行了分析，并就它在系统中的应用作了简单的介绍。     

多波长双向抽运光纤拉曼放大器的优化设计

通过合理分析提出了便于计算多波长双向抽运光纤拉曼放大器信号及噪声功率的实用数值模型,给出求解信号和噪声功率的快速算法。在定义抽运方向度为前向抽运功率与总抽运功率值的比值后,通过对计算结果的分析发现信道平均放大自发辐射噪声功率随着抽运方向度的提高而单调递减;而信道平均双重瑞利散射噪声功率相对抽运方向度的变化曲线始终成U字形。不同的增益下存在对应的最优抽运方向度,在此抽运方向度下放大器总噪声最低。进而考虑在信号非线性失真的条件下提出了抽运方向度优化的衡量指标。优化后的多波长双向抽运方式不仅能保证对所有信道的平坦放大,而且其综合性能明显高于后向抽运方式。     

双向抽运拉曼光纤放大器性能的研究

对双向抽运拉曼光纤放大器(RFA)的噪声特性、增益饱和及抽运功率转换效率进行了详细研究。结果表明,双向抽运拉曼光纤放大器的噪声特性介于前向抽运与后向抽运之间,但主要取决于前向抽运方式所导致的噪声特性;双向抽运方式的饱和功率低于单向抽运方式的饱和功率,同前向抽运与后向抽运提供的增益比例有关;双向抽运方式的抽运功率转换效率同信号光功率及前、后向抽运提供的增益有关,当信号光功率较低时,增加前向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率,而信号光功率较高时,增加后向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率。研究一种配置(情况3)的双向抽运拉曼光纤放大器,可以完全补偿100km传输线路的损耗(包括无源器件的损耗),最低光信噪比为30．21dB。     

A 168-W high-power single-frequency amplifier in an all-fiber configuration

We present a high-power, single-frequency, narrow linewidth fiber amplifier based on master oscillator power amplification chains in an all-fiber configuration. The effect of the delivery fiber on the maximum output power is studied. A home-made 1064-nm seed laser with a 20-kHz linewidth is boosted to 129 W, and limited by stimulated Brillouin scattering (SBS) when the delivery fiber is 1.2 m long. By shortening the delivery fiber length to 0.7 m, the SBS threshold is increased efficiently and the maximum output power rises to 168 W with an 82.9% power conversion efficiency. The experimental results indicate that the output power can be further raised by shortening the delivery fiber length and increasing the pump power.     

A 168-W high-power single-frequency amplifier in an all-fiber configuration

We present a high-power,single-frequency,narrow linewidth fiber amplifier based on master oscillator power amplification chains in an all-fiber configuration.The effect of the delivery fiber on the maximum output power is studied.A home-made 1064-nm seed laser with a 20-kHz linewidth is boosted to 129 W,and limited by stimulated Brillouin scattering(SBS) when the delivery fiber is 1.2 m long.By shortening the delivery fiber length to 0.7 m,the SBS threshold is increased efficiently and the maximum output power rises to 168 W with an 82.9% power conversion efficiency.The experimental results indicate that the output power can be further raised by shortening the delivery fiber length and increasing the pump power.     

大功率光纤放大器分段泵浦方式下的理论分析

利用数值算法计算了掺镱双包层光纤放大器分段泵浦方式下的稳态速率方程组,分析比较了双端泵浦和多段泵浦方式下的最佳光纤长度,最高温度和效率,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了优化。结果表明,通过优化,大功率分段泵浦光纤放大器获得了较为平坦的温度分布,与双端泵浦相比,大大降低了最高工作温度,斜率效率略有下降。     

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。     

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.     

37.2 dB small-signal gain from Er/Yb Co-doped fiber amplifier with 20 mW pump power

An efficient erbium–ytterbium-doped fiber amplifier (EYDFA) is demonstrated by forward and backward pumping a 3 m erbium/ytterbium co-doped fibers (EYDF) in single- and double-pass configurations using a 20 mW pump. At the input signal wavelength of 1536 nm, the forward- and backward-pumped double-pass amplifiers achieved a maximum low-signal gain of 37.2 and 28.6 dB and a corresponding noise figure of 5.4 and 10.8 dB, respectively. Whereas, the forward- and backward-pumped single-pass amplifiers (at the same wavelength) achieved a maximum low-signal gain of 20.0 and 22.2 dB and a corresponding noise figure of 4.6 and 10.3 dB, respectively. The double-pass design offers an economical solution to high-efficiency and high-gain optical amplifiers.     

窄线宽全光纤激光器实现666 W高功率输出

搭建了一台主振荡功率放大（MOPA）结构的窄线宽全光纤激光器。利用噪声相位调制技术将单频激光线宽展宽至0.3 GHz,通过四级放大器结构对10 mW的窄线宽种子激光进行放大,获得了功率为666 W的窄线宽激光输出。该窄线宽激光器输出功率仅受限于泵浦功率,增加泵浦功率有望进一步提高输出功率。     

Gain and gain-flatness improved photonic crystal fiber Raman amplifier based on a dual-pass amplification configuration with single pump laser

A gain and gain-flatness improved L-band dual-pass Raman fiber amplifier (RFA) utilizing a photonic crystal fiber (PCF) as gain medium is demonstrated. By introducing complementary gain spectra of typical forward and backward pumping single-pass RFA using the same PCF, we finally achieve average net gain level of 22.5 dB with a ±0.8 dB flattening gain in 20-nm bandwidth from 1595 nm to 1615 nm, which is rare in RFAs with only one single pump and no flattening filter. Compared with the single-pass pump configurations, gain level, flatness and bandwidth are greatly improved by using the dual-pass amplification configuration. The limitation of this configuration caused by multi-path interference (MPI) noise and stimulated Brillouin scattering (SBS) is also discussed.     

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。