掺Yb光纤激光器激射波长与阈值关系研究

依据石英中 Yb3 的能级和光谱特性 ,推导了掺 Yb光纤激光器中激射波长与抽运阈值等的关系式。依据所得到的关系式 ,深入分析、研究了抽运功率、损耗及阈值对激光运行波长的影响。进行了相关实验 ,理论与实验结果符合得很好     

Yb:YCOB晶体制备及其光谱与激光二极管抽运激光特性

研究了Ｙｂ：ＹＣＡ４Ｏ（ＢＯ３）（简称Ｙｂ：ＹＣＯＢ）的多晶制备和单晶生长,成功地合成了光学质量优良、掺Ｙｂ原子数分数为２０％的Ｙｂ：ＹＣＯＢ单晶。测量了该晶体的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命。并进行了激光二极管（ＬＤ）为抽运源的激光实验。实现了Ｙｂ：ＹＣＯＢ晶体１０ｍＷ的红外激光输出。观测并记录到自倍频二次谐波。     

高掺杂Yb3+:磷酸盐玻璃实现高效率、可调谐连续激光运转

采用９４０ｎｍ掺杂蓝宝石激光器作抽运光源,对掺杂的质量分数为１９％高掺杂浓度的Ｙｂ＾３＋磷酸盐玻璃激光器进行了实验研究,获得了１６５ｍＷ的连续激光输出,其中心波长位于１．０５３ｕｍ。实现了同类激光器中５７．８％的高斜率效率,光－光转换效率为３４．２％。激光输出在１．０３８～１．０６４ｕｍ范围内实现了可调谐。     

正交频分复用信号的全光波长变换性能研究

实验验证了在半导体光放大器(SOA)中基于四波混频(FWM)效应的单抽运、垂直双抽运和平行双抽运对光正交频分复用(OFDM)信号波长变换特性。信号光源经2.5 Gb/sOFDM电信号直接调制后和抽运光耦合,经光放大器后在SOA中实现波长变换。实验结果显示,经SOA的FWM效应后,产生新波长的信号光将携带OFDM信号。实验测量了转换的OFDM信号的误码特性曲线图和星座图,结果表明,平行双抽运模型的系统功率代价最小。实验结果与理论分析是一致的。     

Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器的功率均衡实验研究

实验研究了Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器在不同抽运功率条件下,通过调节热沉温度达到功率均衡时的输出特性.实验结果表明:对于Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4双波长激光器,当提高抽运功率,需要重新降低热沉温度达到功率均衡输出,降温幅度与抽运功率增加之比为11.23℃/W.与此同时,随着抽运功率和热沉温度的变化,双波长激光器的中心波长会出现小幅度的漂移,左峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.056 nm/W,右峰波长随抽运功率增加的蓝移速率为0.054 nm/W.实验还发现功率均衡条件下激光器的输出总功率随抽运功率的增加而增加,拟合斜效率为8.7%,当抽运功率为5.58 W时,输出最大总功率达到115.7 mW.     

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     

双抽运光纤光参变放大的全光多波长变换与码型转换

利用强度调制的数据信号光作为一路抽运光,与另一路直流或者正弦强度调制抽运光组合可以在双抽运光纤光参变放大过程中实现全光多波长变换或者在全光多波长变换的同时实现码型转换.理论上,从信号增益的角度分析了波长转换与码型转换的原理.实验上演示了2.5Gb/s的非归零(NRZ)码信号的全光多波长转换与到归零(RZ)码信号的转换.多波长转换实验表明:双抽运条件下的光参变过程可以实现多波长转换并得到正、反码的输出,还同时对信号有一定的再生作用.码型转换后信号的占空比为30%,消光比也得到提高.     

长脉冲抽运光子晶体光纤四波混频和超连续谱的理论研究

本文数值研究了长脉冲抽运光子晶体光纤四波混频和超连续谱的产生.依据准连续波近似下的相位匹配条件和能量守恒定律,能够理论上确定在光子晶体光纤正常色散区抽运时,四波混频效应产生的信号光和空闲光波长;以及在光纤反常色散区抽运时,调制不稳现象产生的两个对称旁瓣波长.利用自适应分步傅里叶法,定量地模拟了利用波长为1064 nm的亚纳秒激光器抽运两种不同色散特性的光子晶体光纤四波混频效应和超连续谱的产生,模拟结果与实验结果符合非常好. 关键词： 光子晶体光纤 超连续谱 四波混频 自适应分步傅里叶法     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

泵浦光源中激光波长辐射引起的退泵浦效应及其研究

本文用速率方程分析了泵浦光源中激光波长辐射对激光介质激发态粒子数积累和激光器阀值的影响情况。实验表明,只要滤掉泵浦光源中激光波长辐射,单脉冲效率就可提高20％,且激光器的阀值保持不变。     

基于半导体光放大器平行双抽运对OFDM光信号进行全光波长变换性能研究

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合,经半导体光放大器后,由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示,经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感,转换效率与双抽运光之间的波长间隔,抽运与信号光波长间距,信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.     

主控抽运被动调Q激光器和输出特性

对脉冲抽运与增益预抽运的微腔Cr4+:YAG/Nd:YAG被动调Q激光器的稳定性进行了理论和实验研究。结果表明在抽运时抽运脉宽和重复率较大的情况下,输出激光脉冲相对于抽运脉冲抖动范围明显加大。针对此情况,采用压缩抽运脉宽和降低重复率的方法获得了波长为1.06 μm、脉宽为3.8 ns、单脉冲能量为65 μJ、相对抽运脉冲的抖动范围小于0.8 μs的激光输出。同时分析了增益预抽运的优势和缺点。     

Nd…YAG/Nd…YVO_4组合晶体激光器温度稳定性研究

在大功率端面抽运固体激光器中,传统Nd…YAG晶体吸收谱线较窄,极易受到抽运源因温度发生波长漂移的影响,导致激光器输出功率出现起伏变化。为了降低激光器对抽运源温度波长漂移的敏感程度,将具有优良热物性参数的Nd…YAG晶体和具有宽吸收谱特性的Nd…YVO_4晶体相结合,通过前后组合放置的方式,由前端Nd…YAG晶体吸收大部分抽运光能量,用后端Nd…YVO_4晶体对未被吸收的抽运光能量进行补充吸收。当抽运源出现波长漂移时,两种晶体通过互补吸收的方式,使激光器吸收效率和输出功率保持稳定,从而降低抽运源温度波长漂移对激光器产生的影响。实验表明,在抽运功率97.5 W时,这种双晶体组合方案可在抽运源工作温度为22~32℃内,实现对抽运光大于90%的吸收效率,同时激光器输出功率不稳定度小于8%,有效改善了激光器对抽运源温度波长漂移的敏感程度。     

基于钠硼铝硅酸盐玻璃的PbSe量子点红外单模光纤激光

根据实验制备的钠硼铝硅酸盐PbSe量子点玻璃及其透射电子显微镜(TEM)图、吸收谱和发射谱,计算机数值模拟了以PbSe量子点作为激活增益介质的红外单模光纤激光。应用遗传算法,通过数值求解粒子数速率方程和激光谐振腔振荡方程,优化计算了量子点光纤激光器(QDFL)的最佳抽运波长、光纤长度、掺杂浓度及出射镜反射率。结果表明:饱和抽运功率为2 W,在1676nm激光波长处,QDFL最大输出功率可达1.36 W,抽运效率达68%。与通常的掺稀土离子(Yb3+、Er3+)的光纤激光器相比,QDFL具有抽运效率高、激励阈值低、掺杂密度可调、光纤饱和长度短等特点。由于量子点辐射波长的尺寸依赖特性,容易形成多波长激射或波长可调的新型激光器。     

光子晶体光纤中高效的反斯托克斯信号产生

基于四波混频的反斯托克斯变换, 被广泛应用于短波辐射高分辨率成像以及直接激发分子的电子跃迁等方面. 为了实现更加高效的反斯托克斯变换, 利用中心波长为810 nm脉冲宽度为120 fs的钛蓝宝石(Ti: sapphire)飞秒激光器作为抽运光源, 在长度为0.5 m和3 m的光子晶体光纤中分别实现了高阶模和基膜的简并四波混频. 实验中, 采用的光子晶体光纤的零色散波长在820 nm附近. 在基模相位匹配条件下, 在560 nm附近实现了高效地反斯托克斯信号的产生, 反斯托克斯信号与残余抽运信号的最大功率比为33:1; 反斯托克斯信号和斯托克斯信号的最大功率比25:1; 反斯托克斯信号最大功率转换效率P_a/P_p0为34%. 抽运波长从790 nm逐渐增加到810 nm过程中, 在长为3 m的光子晶体光纤中相位从不匹配状态转化为高阶模匹配状态后, 再转化为基模匹配状态. 通过实验研究得出了相位匹配程度随抽运功率、波长和光纤长度的变化规律, 同时分析了造成理论计算与实验结果存在差异的主要因素. 本文为研究在光子晶体光纤基模中实现相位匹配和产生高效反斯托克斯信号提供了理论和实验依据.     

Tm:YAG激光器的波长可调谐理论和实验研究

Tm:YAG晶体以其优越的特性在产生2μm激光方面得到广泛应用。基于Tm:YAG激光器准三能级系统,建立了激光二极管(LD)侧面抽运Tm:YAG激光器抽运阈值的理论模型,并对不同振荡模式下的抽运阈值进行数值模拟。结果表明,通过改变输出耦合率可以实现Tm:YAG激光器输出波长在2.02μm和2.07μm波长的调控。在输出镜耦合率小于8.07%时,具有较大发射截面的2.02μm振荡模式被具有较小重吸收损耗的2.07μm振荡模式所抑制,从而实现高功率全固态LD侧面抽运2.07μm波长的Tm:YAG激光器。并搭建了侧面抽运Tm:YAG激光器系统进行实验验证。结果表明,实验结果和理论预测完全一致。     

半导体光放大器中垂直双抽运四波混频效应的理论研究

建立了输入信号光偏振方向任意情况下的半导体光放大器(SOA)中 垂直双抽运四波混频(FWM)效应的完整宽带理论模型. 以基于SOA的垂直双抽运FWM型全光波长转换器为例, 通过数值模拟的方法, 理论研究了输入信号光与两抽运光功率、两抽运光与信号光之间的波长失 谐量和输入信号光偏振方向等工作参数对SOA的垂直双抽 运FWM效应及基于SOA的垂直双抽运FWM型波长转换器特性的影响.     

基于光子晶体光纤中双抽运四波混频效应的非归零到归零码型转换实验研究

提出并实验证实了利用色散平坦高非线性光子晶体光纤中双抽运四波混频效应实现非归零 (NRZ)到归零(RZ)码型转换的新方案, 将一束NRZ信号光与两束同步时钟脉冲光同时注入光子晶体光纤, 通过双抽运四波混频效应产生两个闲频光, 经过光学滤波后即可完成单到双全光NRZ-RZ码型转换. 与基于常规单抽运四波混频效应的码型转换方式相比, 本设计方案由于采用了双抽运四波混频效应, 因此具有双路组播信号波长可彼此独立选取的优点. 分析了码型转换器的波长调谐性及对输入光功率波动的容忍性, 得到转换信号的最优消光比和Q 因子分别为15 dB和5.4. 研究结果表明, 本方案既具有对比特率和调制格式透明的优点, 又避免了使用单抽运四波混频效应进行码型转换时两路组播信号波长相互制约的弊端, 且实现了全光波长转换和波长组播功能. 关键词： 码型转换 四波混频 双抽运 光子晶体光纤     

单到单和单到双信道皮秒脉冲全光波长转换的实验研究

基于周期极化反转铌酸锂（PPLN）光波导级联倍频和差频（SHG+DFG）的二阶非线性效应,提出并实验研究了皮秒脉冲的可调谐波长转换以及单信道到双信道的波长转换.信号光采用重复频率为40 GHz,脉宽为1.57 ps的脉冲信号.连续抽运光由光纤环形腔激光器（FRL）提供.不同于传统的SHG+DFG型波长转换,信号光固定在PPLN光波导倍频过程的准相位匹配（QPM）波长处,通过调节抽运光的波长实现了转换空闲光的可调谐输出.当使用两个抽运光时实验观察到了单信道到双信道的波长转换.     

线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器特性研究

依据四能级系统速率方程 ,推导出了多横模振荡固体激光器输出与输入参量的关系。对二极管抽运固体激光器中线阵激光二极管三向对称侧面抽运结构 ,计算了抽运光强分布 ,并就激光器的阈值抽运功率、近阈值条件下的斜率效率、输出功率和光束质量等与抽运参量的关系 ,进行了数值计算。由计算结果看出 ,线阵激光二极管侧面抽运Nd∶YAG激光器中晶体半径和抽运光束腰半径是影响输出激光功率和光束质量的主要因素 ,并通过在谐振腔中加小孔选模 ,使光束质量得到明显改善。选择了一组三向侧面抽运结构参量进行了实验验证 ,实验结果与理论计算一致。