受激布里渊散射主被动混合调Q光纤激光器

基于瑞利散射和受激布里渊散射(RS-SBS)的被动调Q掺铒光纤(EDF)激光器的输出脉冲序列具有重复频率低、脉宽窄、功率高的特点,适合光时域反射(OTDR)系统对脉冲光源的基本要求,但是输出的脉冲序列不够稳定。提出在被动调Q激光腔中插入声光调制器(AOM)构成主被动混合调Q激光器。实验结果证明,这种混合调Q的方法既保持了声光调制器主动调Q激光器输出脉冲序列重复频率低而且稳定的特点,又发挥了瑞利散射和受激布里渊散射被动调Q机制动态速度快、输出脉冲宽度窄的优势。在120~200 mW的抽运功率条件下,得到的脉冲序列重复频率从30 Hz~90 kHz连续可调,脉冲宽度最小可达20 ns,峰值功率最高可达200 W,脉冲重复频率稳定度优于5%,脉冲幅度起伏不大于10%。脉冲峰值功率和脉冲宽度受抽运功率的影响不大,但随着调制频率增加,脉冲峰值功率降低而脉冲宽度加宽。     

基于受激布里渊散射的调Q光纤激光器研究

为了获得窄脉宽和高功率的光纤激光脉冲,对基于受激布里渊散射的脉冲抽运调Q光纤激光器进行了实验研究.设计了布喇格光纤光栅、掺Yb3+双包层光纤和单模光纤作为线性谐振腔.采用锥形光纤连接抽运模块与掺Yb3+双包层光纤实现了光纤激光器的全光纤化结构.通过脉冲抽运方式,利用光纤中的非线性效应——背向受激布里渊散射对激光进行混合调Q,得到了纳秒量级的脉冲输出,其脉宽为400ns,平均功率2.5W,重复频率15kHz.结果表明,通过脉冲抽运方式,利用光纤中的受激布里渊散射能够有效地压缩输出脉冲的线宽,实现高功率输出.     

脉冲泵浦调Q光纤激光器的优化设计

从光纤激光器的速率方程出发,通过MATLAB编程对光纤激光器的瞬态特性及脉冲泵浦调Q光纤激光器的输出特性进行了数值模拟和优化设计.结果表明,通过脉冲泵浦使输出脉冲宽度被压窄,随着泵浦脉冲宽度和功率的增加,产生稳定激光的时间延长,而且伴随有次脉冲产生.     

包层抽运掺镱光纤激光器中受激拉曼散射和受激布里渊散射效应

高功率光纤激光器大多选用掺镱双包层光纤作为增益介质,由于光纤尺寸较小,极易在光纤谐振腔中产生受激布里渊散射、受激拉曼散射效应。包层掺镱双包层光纤激光器中一旦发生受激拉曼散射和受激布里渊散射效应,其产生高强度信号成为高功率光纤激光器的主要噪声来源,影响激光输出的特性和稳定性。对包层抽运掺镱光纤激光器中的受激布里渊散射和受激拉曼散射进行了实验研究,在单模双包层光纤中观察到受激布里渊散射和受激拉曼散射。实验结果表明,在光纤谐振腔中,抽运方式、谐振腔输出镜损耗、受激瑞利散射对受激布里渊散射的影响较大,尤其是受激瑞利散射为谐振腔提供了附加反馈,不仅压窄激光信号的线宽,而且使得受激布里渊散射的阈值迅速降低。     

基于干涉环结构的调Q光纤激光器

从光纤干涉环中受激瑞利散射(SRS)和光纤中受激布里渊散射(SBS)共同作用调Q的原理出发,研究了光纤干涉环耦合比及环长对调Q光纤激光器输出激光特性的影响。分别采用耦合比为50∶50,80∶20,90∶10的光纤干涉环在不同环长下搭建掺Er3 调Q光纤激光器进行实验。实验结果表明,干涉环的耦合比和环长是影响输出激光特性的关键因素,耦合率(~10%)的干涉环适宜产生脉冲激光,具有高耦合比干涉环的光纤激光器只有连续激光输出;环长根据干涉环耦合率(~10%)在2 m附近调整可以获得理想脉冲激光输出,环长过短时产生输出激光的弛豫振荡,反之产生输出激光脉冲的分裂。采用耦合比为90∶10,环长为2 m的光纤干涉环时,在37 mW的抽运功率下获得脉宽7.2 ns,重复频率212.4 kHz,输出功率5.4 mW的脉冲激光,脉冲波形较好,峰值功率有~30%的波动。     

光纤放大器中受激布里渊散射的抑制

建立了一种考虑受激布里渊散射(SBS)效应和输出光纤影响的光纤放大器模型,该模型能有效描述低频脉冲的放大过程。数值仿真表明,通过优化设计掺杂光纤长度,缩短输出光纤长度,增大输入脉冲峰值功率等操作可以有效抑制光纤放大器中的受激布里渊散射。本文的结果可为单频放大系统的设计提供理论依据。     

受激布里渊散射位相共轭激光器自调Q机理研究

基于受激布里渊散射的位相共轭激光器能够产生自调Q 脉冲并有效改善光束质量,分析了位相共轭激光器的自调Q 机理,认为SBS 属于快开关,可以采用阶跃函数描述而无需考虑过渡腔中复杂Q 值变化过程,分析了起始腔后反射率、耦合输出率以及SBS 饱和反射率对Q 调制过程以及输出脉冲时域和能量特性的影响,认为在设计SBS 激光器时应在保持阈值前提下选取具有较低后反射率的腔镜和具有较高SBS 饱和反射率的介质,在综合考虑耦合输出效率前提下优化选取合适的耦合输出率。     

高功率光纤放大器中的受激布里渊散射

针对1～5 ns短脉冲单纵模高功率放大器实验中观察到的受激布里渊现象,结合光纤放大器的速率方程以及受激布里渊散射瞬态特性的耦合振幅方程组进行了理论研究,采用时域有限差分的方法,对3 ns、5ns两种脉冲进行模拟,讨论了短脉冲光纤放大器中受激布里渊散射的特性,结果表明:短脉冲的受激布里渊散射阈值远高于准连续脉冲的阈值,是...     

基于受激布里渊散射的可调谐多波长激光器

可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器将光纤中的SBS非线性放大同掺铒光纤的线性放大相结合得到室温稳定的多波长输出,具有波长间隔一致、线宽窄、功率谱相对平坦等优点。设计了一种基于光纤布拉格(FBG)反射的线性可调谐多波长布里渊掺铒光纤激光器。该线性腔激光器的一端利用光纤布拉格光栅作为反射镜,有效抑制了腔内自激模的影响,增加激光器输出波长数。布里渊泵浦信号进入布里渊增益介质之前经过掺铒光纤放大器的两次放大,降低了布里渊增益的阈值。该多波长激光器实现了1 530～1 560 nm之间30 nm可调谐范围的输出。在布里渊泵浦信号功率2 mW,980 nm泵源抽运功率60 mW情况下,1 540～1 554 nm范围内,获得了波长间隔0.088 nm的16个波长的输出。     

Experimental study of stimulated Brillouin and Raman scatterings in a Q-switched cladding-pumped fiber laser

Characteristics of stimulated Brillouin and Raman scatterings (SBS and SRS) in a Q-switched cladding-pumped ytterbium (Yb)-doped fiber laser are experimentally investigated. A stable SBS pulse train with a width of ∼2 ns and a peak power of ∼1.0 kW can be generated in regular Q-switching processes under certain conditions. The time jitter and intensity fluctuation of SBS pulses are presented, and their mechanism and statistics are discussed. The accompanied Raman–Stokes waves in regular Q-switched pulses and SBS pulses are quantitatively compared.     

基于瑞利散射和布里渊散射的自调Q双包层掺镱光纤激光器研究

结合光纤干涉环原理和受激布里渊散射效应数值求解描述双包层掺镱光纤激光器的速率方程,得到构建光纤干涉环的耦合器耦合率及泵浦功率与输出脉冲重频的关系;进一步采用掺镱双包层光纤激光器中光子数守恒的半数值模型得到耦合器耦合率、泵浦功率与输出平均功率、脉冲能量的关系。实验测试了不同泵浦功率对输出平均功率和脉冲能量的影响,实验结果与仿真结果吻合。研究表明:提高泵浦功率只能提高脉冲重复频率和平均功率,并不能提高脉冲能量;选择合适耦合率的耦合器构建光纤干涉环才能获得较高脉冲能量;泵浦功率较高时会激发二阶斯托克斯光脉冲。     

基于高非线性光纤中SBS效应的慢光系统

实验研究了高非线性光纤(HNLF)中受激布里渊散射(SBS)的阈值、增益谱、放大特性及其慢光特性,并与普通单模光纤(SMF)进行了对比分析。测量实验表明,HNLF在线宽100MHz的泵浦激光作用下,SBS的阈值为60mW,增益带宽为150MHz,获得的最大慢光延迟量将近15ns,延迟谱与增益谱较好对应。对基于SBS的未来全光通信系统中的高性能光延迟线或全光缓存器具有重要的参考价值。     

用受激布里渊散射压缩激光脉宽和进行激光放大

使用受激布里渊散射压缩激光脉宽。30ns的红宝石激光在丙酮中被压缩到～6ns;斯托克斯脉冲经激光放大器放大,能量增益大于5,放大器总功率增益～60。     

Effect of stimulated Brillouin scattering on distributederbium-doped fiber amplifier

Stimulated Brillouin scattering (SBS) causes backward scattering of the pump light and this in turn causes a reduction in the gain of a distributed erbium-doped fiber amplifier (DEDFA). A theoretical analysis of the influence of SBS on a DEDFA and illustrative numerical results are presented. It is shown that there exists a threshold value of pump laser linewidth: when the pump laser linewidth is smaller than this threshold value the gain of the DEDFA is reduced greatly. This analysis and the results presented facilitate the design and optimization of DEDFAs     

调Q和调Q锁模脉冲共存双波长光纤激光器

为了使光纤激光器同时运转在不同的工作状态,搭建了非线性偏振旋转（NPR）技术和碳纳米管可饱和吸收体（CNT-SA）混合的掺铒光纤激光器。其中,基于NPR效应的腔内双折射引入的梳状滤波器可以实现双波长输出,NPR和CNT-SA的可饱和吸收效应共同作用可以获得调Q或调Q锁模脉冲,因此在该激光器中通过调节参数可以使光纤激光器同时获得双波长调Q和调Q锁模脉冲输出。该双波长脉冲经滤波处理后,观察到1531.23 nm处的波长对应调Q脉冲,其重复率为45.62 kHz,1557.18 nm处的波长对应调Q锁模,调Q包络重复率也为45.62 kHz,包络内锁模脉冲的重复率为18.18 MHz,与激光器腔长相符。该实验结果增强了光纤激光器工作的灵活性,有望进一步拓展其在相关领域的应用。     

光纤受激布里渊散射的光信号特性分析

为了研究抽运光的脉冲宽度对布里渊散射光的影响,对光纤传感系统中基于受激布里渊散射的三波耦合方程进行了分析,采用频域分析和一种微扰近似理论推导了散射光的近似表达式,然后通过数值计算分析了散射光随着脉冲宽度的变化规律。结果表明,在宽度接近于20ns(声子寿命)的脉冲下,散射谱出现多波峰结构;当宽度越来越接近于40ns时,主波峰逐渐增大,次波峰逐渐减小;当采用的脉冲宽度远远大于声子寿命时,散射谱只出现一个波峰并且维持一个波峰不变。此研究为传感中选取合适的脉冲宽度提供了参考。     

用光栅压缩受激布里渊后向散射脉冲

本文报道了使用光栅压缩器对后向受激布里渊散射(SBS)脉冲的时间压缩。实验结果表明后向SBS是以线性扫频为主要成份.获得了脉宽为40ps的1.06μm压缩脉冲,压缩比为20倍.