掺镱光纤放大器泵浦脉宽优化

为抑制低重复频率高能脉冲光纤主振荡功率放大(MOPA)系统的放大自发辐射(ASE)效应,达到脉冲泵浦的最佳放大效果,需要对泵浦脉宽进行优化。基于求解速率方程和功率传输方程,理论研究了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器上能级粒子数密度、光纤内存储能量、正反向放大自发辐射的瞬态响应。在给定的泵浦功率、光纤长度、纤芯面积和掺杂数密度等参数下,数值计算得到的优化泵浦脉宽为793 s。此外,实验测定了ASE的建立时间; 通过调节泵浦脉宽,测定了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器的放大效果,实验中得到的泵浦脉宽的优化值为800 s,证明了数值模拟的正确性。     

准分子激光放大器中的三维放大自发辐射效应

发展了小纵横比条件下、具有圆柱对称性介质的高功能ＫｒＦ准分子激光放大器中，放大自发辐射效应的三维理论模型和计算程序。考虑自发辐射的频率分布效应以及侧壁表面反射效应。结果分析表明，当纵横比及入射负载均较小时，放大自发辐射对输出光束质量有较大的影响。     

(1+1)型长距离侧面泵浦光纤实现17.4 kW激光输出

长距离侧面泵浦激光光纤在泵浦光注入、热管理、非线性抑制等方面具有天然优势,是实现高功率激光输出的有效途径。研制了（1+1）型长距离侧面泵浦激光光纤,采用1018 nm同带泵浦反向注入方式实现了17.4 kW激光输出,斜率效率为82.1%,3 dB线宽为1.3 nm,拉曼抑制比为37.8 dB。研究结果展示了长距离侧面泵浦光纤作为数十千瓦光纤激光放大器增益介质的巨大应用潜力。     

LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器研究

 描述了对高功率LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器的研究。放大器的耦合结构采用微透镜对泵浦光进行准直，透镜导管（Lensduct）对其汇聚，耦合效率达72.2%。用该放大器构成的振荡器的斜效率为35.9%。该激光放大器的口径为Φ 10mm，在1053nm处具有2.66的小信号增益。     

LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器研究

描述了对高功率LD端面泵浦Nd：YLF激光放大器的研究。放大器的耦合结构采用微透镜对泵浦光进行准直,透镜导管（Lensduct）对其汇聚,耦合效率达72.2%。用该放大器构成的振荡器的斜效率为35.9%。该激光放大器的口径为Φ 10mm,在1053nm处具有2.66的小信号增益。     

多泵浦光纤喇曼放大器的模拟分析

通过使用综合理论模型对不同配置条件下的多泵浦分布式光纤喇曼放大器的增益谱进行了数值模拟研究,该理论模型包含了瑞利散射、放大自发辐射和不同交互效应,包括泵浦与泵浦、泵浦与信号和信号与信号之间的交互与能量转移.模拟研究了泵浦源功率、泵浦源波长间隔及光纤损耗对喇曼增益谱的影响,结果表明设计多泵浦光纤喇曼放大器需要对泵浦源功率、泵浦源波长间隔光纤损耗谱进行综合考虑,需对泵浦源功率、泵浦源波长间隔进行合理配置.在本文的泵浦源波长设定条件下,考虑实际光纤的损耗谱特性,为了获得大的增益带宽和小的增益不平坦度,短波长泵浦源和最长波长的泵浦源需要更高的泵浦功率,中间波长泵浦源的功率应较低.     

2.14kW级联泵浦光纤放大器

利用大模场掺镱光纤搭建了1018nm高功率光纤激光器,获得了476 W的最高输出功率。利用6台高亮度1018nm光纤激光器泵浦掺镱光纤,搭建了全光纤结构的级联泵浦光纤放大器,实现了2.14kW的最高输出功率,输出功率随泵浦功率线性增长,整体斜率效率为86.9%,M2因子为1.9。     

单端泵浦光纤放大器获得4kW单模窄谱激光输出

窄谱光纤激光器在光束合成等领域有着广泛的应用,然而模式不稳定效应的出现严重限制着窄谱光纤激光器的功率提升。提出并验证了采用新型981 nm稳波长泵浦方案,能够应用于窄谱激光放大并提升模式不稳定效应阈值,通过采用单端后向泵浦结构,将单模窄谱光纤放大器功率提至4 kW以上。实验中采用白噪声相位调制展宽单频激光作为窄谱种子,主放大级分别采用稳波长976 nm和981 nm两种泵浦源单端后向泵浦。在采用976 nm泵浦源泵浦时,窄谱激光最高放大至3.4 kW,出现典型的模式不稳定效应特征,功率提升受到限制。在采用981 nm泵浦源泵浦时,窄谱激光最高放大至4.05 kW,且并未出现模式不稳定效应,输出光束质量M2因子为1.3,进一步功率提升仅受限于泵浦功率。通过优化激光器设计、结合双向泵浦结构,有望实现更高功率的窄谱光纤激光输出。     

2.14 kW级联泵浦光纤放大器

利用大模场掺镱光纤搭建了1018 nm高功率光纤激光器,获得了476 W的最高输出功率。利用6台高亮度1018 nm光纤激光器泵浦掺镱光纤,搭建了全光纤结构的级联泵浦光纤放大器,实现了2.14 kW的最高输出功率,输出功率随泵浦功率线性增长,整体斜率效率为86.9%,M2因子为1.9。     

半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器新进展

本文作者曾于1991年4月采用国产元器件建立了国内第一台半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器,当时增益为5.6dB.经过进一步的技术改进措施,依然是采用全部国产元器件,其增益已高达17.4dB.于1992年10月30日在上海市科委主持下,通过了以学部委员张煦教授为主任的鉴定委员会鉴定,得到好评     

Langevin Treatment of Atomic Coherence Effect on Hybrid Erbium-doped Fiber Amplification

The effects of atomic coherence on hybrid erbium-doped fiber amplifier (HEDFA) pumped simultaneously by two diode lasers with different frequencies are studied by using Langevin quantum theory. The expressions of coherence and incoherence gain are derived. The theoretical results show that HEDFA has a near flat bandwidth response from 1531 to 1568 nm and large coherence gain under the conditions of low temperature and small detuning.     

Langevin Treatment of Atomic Coherence Effect on Hybrid Erbium doped Fiber Amplification

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅｏｒｑｕａｎｔｕｍｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｈａｓａｄｖａｎｃｅｄｎｅｗｃｏｎｃｅｐｔｓｏｆｌａｓｅｒｗｉｔｈｏｕｔｉｎｖｅｒｓｉｏｎ［１,４］,ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｉｎｄｕｃｅｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ［２］,ｅｎｈａｎｃｅｄｉｎｄｅｘｏｆｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ［３］,ａｎｄｏｔｈｅｒｓ［５,６］．Ａｔｏｍｉｃｃｏｈｅｒｅｎｃｅａｎｄｌａｓｉｎｇｗｉｔｈｏｕｔ…     

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。     

Effect of Cascading Amplification Stages on the Performance of Serial Hybrid Fiber Amplifier

Abstract

This study demonstrates simulation and experimental validation of a wideband serial hybrid Raman/erbium-doped fiber amplifier. Two configurations are adopted; in type A, a Raman amplifier is the first stage, and in type B, an erbium-doped fiber amplifier is the first stage. At low input signal power, the average gain level is 20 dB with a flat gain bandwidth of 40 nm for both configurations. The noise figure in type B is dominated by the erbium-doped fiber amplifier and produces lower values and flatter spectra than in type A. The gain of the proposed hybrid amplifiers is affected more by the second amplification stage.     

Performance of Distributed Fiber Raman Amplifier Based on Hybrid Cladding Photonic Crystal Fiber

Abstract

This article presents a feasibility study for using a hybrid cladding photonic crystal fiber as a distributed fiber Raman amplifier based transmission link with negligible confinement losses and flattened dispersion characteristics. The simulation results clearly indicate that a bit error rate of 10^?9 can be maintained at the end of a (4 × 170)-km distributed fiber Raman amplifier link operating with 40 Gbps and 0.6 dBm transmit power if 20 dBm of pump power is used for each span.     

激光场线宽对四能级原子系统相干效应的影响

采用密度矩阵方程,在引入激光场线宽的条件下,计算了N型四能级原子系统中介质对探测场的吸收。结果表明:耦合场线宽的引入,消弱了四能级原子相干,对抑制吸收有增强作用,对增强吸收有抑制作用,即耦合场线宽的引入导致了退相干。控制场线宽的引入,在电磁感应透明中削弱了四能级原子相干性,降低了共振吸收,增强了光透明;在电磁感应吸收中,控制场线宽的增加使谱线中心两侧的吸收增强,削弱了谱线中心的吸收增强,从而使四能级系统的电磁感应吸收转换为电磁感应透明。     

抽运方式对混合拉曼光纤放大器性能的影响

通过实验比较了前向抽运拉曼光纤放大器与掺铒光纤放大器组成的混合放大器、后向抽运拉曼光纤放大器与掺铒光纤放大器组成的混合放大器的性能。实验采用75km标准单模光纤作为增益介质。采用20信道(符合ITU-T建议的波分复用信号)，波长为1537．377～1560．605nm，作为混合放大器的测试信号。20信道总功率-2．86dBm，每一信道用2．5Gb／s、码长2^7-1的非归零码通过电吸收调制器(EA)进行外调制。实验结果表明，前向抽运方式混合放大器的性能优于后向抽运方式的混合放大器，其中噪声系数的改善值为2．28～6．55dB。采用前向抽运时，各信道的增益同后向抽运相比，增加值均大于5dB。但不论采取那种抽运方式，采用混合放大的形式，各信道的光信噪比均大于26．9dB。     

A 0．98μm Laser Diode Pumped Erbium－Doped Fiber Amplifier with 40nm Bandwidth

Ａ０．９８μｍＬａｓｅｒＤｉｏｄｅＰｕｍｐｅｄＥｒｂｉｕｍ－ＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒｗｉｔｈ４０ｎｍＢａｎｄｗｉｄｔｈ￥ＬＩＪｉｎｇｈｕｉ；ＰＥＮＧＪｉａｎｇｄｅ；ＪＩＡＮＧＸｉｎ；ＹＡＯＭｉｎｙｕ；ＷＵＧｅｎｇｓｈｅｎｇ；ＦＡＮＣｈｏ...     

原子相干对里德伯原子稳定性的影响

研究了含级联双光子过程的多束缚态激光场诱导原子连续态结构系统中原子的相干捕获,给出了产生相干捕获的条件及暗态的表达式,讨论了原子初态和激光强度对原子相干捕获及粒子布居值在束缚态上分布的影响,揭示了原子相干对稳定里德伯原子的重要作用。     

1064nm波长双向泵浦的S波段掺铥石英光纤放大器

研究了1 064 nm波长双向泵浦的掺铥石英光纤放大器（TDSFA）,测量了信号开关增益随泵浦功率和信号波长的变化情况.在最大入纤功率1 400 mW泵浦下,放大器在1 485~1 517 nm的较宽范围内具有放大能力,最大增益3.76 dB.分析表明,弱的基态吸收和强的激发态吸收限制了放大器增益的进一步提高,表明上转换泵浦的TDSFA是可行的.