室温条件下掺铒光纤中光脉冲群速可控特性的研究

利用相干布居振荡技术在介质吸收光谱上产生烧孔，孔宽大约为基态粒子数恢复时间的倒数. 由增益理论分析得到不同抽运光功率对介质吸收状态的影响. 在介质的吸收区域，振荡导致光脉冲经历饱和吸收，脉冲传输延迟；在介质的增益区域，振荡又导致光脉冲经历增益饱和，脉冲传输超前. 应用此技术在掺铒光纤中实现了光速人为可控. 在掺铒光纤晶体中观测到了最慢为2.857×10³m/s的光速减慢传输，相应感生群折射率为10.5×10⁴. 根据布居振荡效应及增益理论，由速率方程出发，得到了 关键词： 光谱烧孔 相干布居振荡 饱和吸收 慢光     

室温条件下掺铥光纤放大器中光波群速减慢的研究

从掺铥离子光纤的速率方程和传输方程出发,建立了掺铥离子光纤放大器中光速减慢的理论模型,分析并讨论了介质的增益与泵浦光功率之间的关系。当掺铥离子光纤处于吸收区域时,粒子布居振荡导致光脉冲经历了饱和吸收过程,此时光脉冲传输延迟;当掺铥离子光纤处于增益区域时,粒子布居振荡导致光脉冲经历了增益饱和过程,此时脉冲传输超前。依据该理论模型进行了理论仿真计算,同时进行了室温条件下掺铥离子光纤中光波群速减慢传输的研究。     

掺铒光纤中亚稳态粒子振荡和慢光时间延迟关系研究

由于光纤慢光在实际中的应用价值引起广泛关注. 技术手段上利用相干布居振荡效应实现光速可控更具有优势. 本文主要介绍了利用相干布居振荡效应 (CPO) 实现掺铒光纤中的光速减慢传输, 通过改变掺杂浓度、光纤长度、入射信号光及抽运光功率等参量, 具体研究了亚稳态粒子振荡和时间延迟的关系. 研究结果表明: 选择高浓度光纤、增加光纤长度、关闭抽运光源, 选择适当强度的信号光可以有效地增大时间延迟. 关键词： 掺铒光纤 时间延迟 相干布居振荡 慢光     

损耗可控条件下掺铒光纤中光速减慢现象的研究

由于相干布居振荡效应,光脉冲通过处于吸收状态的掺铒光纤介质时,将导致群速度传输减慢. 由掺铒光纤的吸收特性可知,此时必伴随着强烈的吸收损耗,这势必会给实际的慢光信号测量及光通信领域带来诸多的困难. 从铒离子基态粒子速率方程出发,对损耗可控条件下的光速减慢传输进行了数值仿真研究,并加以实验验证. 研究表明：抽运光强度越高,信号光损耗系数越小;抽运掺铒光纤长度越长,信号光损耗系数越小. 通过优化抽运光强度、掺铒光纤长度等参量,可以实现损耗可控条件下的光脉冲群速度减慢传输. 关键词： 时间延迟 吸收损耗 掺铒光纤     

高功率超短脉冲在增益介质中的传输特性

在考虑了增益介质的群速度色散、克尔非线性效应、增益饱和和增益谱后,推导出了光脉冲在介质中的传输方程.采用分步傅里叶变换法数值模拟了高功率线性啁啾脉冲在增益介质中的传输状态,并着重讨论了增益色散对光脉冲形状和功率谱的影响.计算结果表明:当高功率超高斯光脉冲在增益介质中传输放大时,脉冲形状变得尖锐,峰值向脉冲前沿移动;功率谱峰值向低频方向移动,并且在功率谱边缘形成非对称振荡结构;当介质的增益色散增大时,光脉冲光谱宽度变窄,峰值功率减小,因此对于宽光谱脉冲,增益色散将会导致损耗.     

掺铒光纤中方波信号高次谐波的快慢光特性

光纤中方波信号的慢光技术在全光通信和光纤传感等领域具有重要的应用前景. 提出了谐波相对延时量的度量方法, 分别采用速率方程和相干布居振荡理论, 对掺铒光纤中方波信号的基波和高次谐波的快慢光特性进行了研究. 在无抽运光输入情况下, 改变入射光功率, 入射探测光的基波最大相对延时量能达到20%, 且存在实现最大相对延时量的入射光功率为8 mW; 在有抽运光输入的情况下, 改变信号光增益, 入射探测光的基波相对超前量同样能达到-20%, 且随着信号光增益的增大而增加. N次谐波(N=1, 3, 5, 7, …)在频率f/N(f为基波信号最大延时量对应的调制频率)处有最大相对延时量, 且它们的最大延时量相同, 频率处于相干布居振荡引起的光谱烧孔带宽内.     

高能量脉冲光纤激光器荧光特性

高能量脉冲激光器中,高强度的抽运光注入掺杂光纤后会部分转化为荧光,导致抽运效率的降低。基于铒掺杂光纤中铒离子的能级结构,分析了高能量脉冲光纤激光器中荧光的产生机理,采用非线性薛定谔(Nonlinear Schrdinger)方程和能级跃迁模型的速率方程,建立了高能量脉冲光纤激光器中荧光和抽运光的传输模型。通过此模型进行了数值仿真研究,首次深入分析了抽运光和荧光功率沿光纤轴向分布的变化规律,研究了荧光功率、抽运效率与光纤掺杂浓度的关系,并得出了抑制荧光产生、提高抽运效率的方法。数值结果表明:在铒掺杂光纤中,荧光和抽运光分别沿光纤的轴向近似呈指数规律衰减,且荧光的衰减速度比抽运光快;当抽运光功率一定时,铒掺杂光纤在980nm激光抽运下产生的荧光功率比1480nm激光抽运下的低,且980nm激光抽运下产生荧光的阈值比1480nm的高;抽运光功率一定时,铒掺杂光纤中产生的荧光功率随其掺杂浓度的增加而增加,而抽运效率随着掺杂浓度的增加而降低;衰减系数一定时,荧光沿掺铒光纤轴向的衰减速度随增益系数的增加而增加。理论分析的结论与参考文献中的实验结果吻合得很好。因此,为有效抑制荧光产生、提高抽运效率,应选择980nm的激光作为抽运光源,并在激光器的增益一定时尽量降低光纤的掺杂浓度,或者在一定的掺杂浓度下尽量提高增益系数。     

光脉冲通过含有色散与增益型缺陷的一维光子晶体的传播

研究了光脉冲通过含有色散和增益型缺陷的一维光子晶体的传播行为.缺陷的色散与增益性质用Lorentz振子模型描述.随着振子强度的变化，脉冲峰的传播呈现极慢光速和超光速的传播行为，但能量速度小于真空中的光速c.脉冲峰的超前与落后是各Fourier分量在介质中获得了不同的相移和幅度改变后重新相干叠加的结果. 关键词： 光子晶体 缺陷 光脉冲传播 能量速度     

室温掺铒光纤放大器中实现参量控制无损耗光速减慢传输

本文对掺铒光纤放大器中的光速减慢传输系统进行深入研究,提出一种直接利用掺铒光纤放大器中抽运光 强度和掺铒光纤长度,通过优化控制参量来降低信号光强度损耗系数,从而可以实现无强度损耗光速减慢传输, 研究结果表明:当抽运光功率为3.5 mW时,信号光强度损耗系数近似为零;当抽运光关闭时,掺铒光纤长度为 0.1 m时,信号光强度损耗系数近似为零.     

利用非相干泵浦调控V型三能级系统的吸收与色散

理论研究了V型三能级系统中的吸收与色散特性,证明在探测光几乎无损耗的情况下可以实现超光速和亚光速传输。通过引入一束非相干泵浦场的作用,使输出探测光产生增益,并且在强耦合场诱导的Autler-Townes分裂(AT分裂)的情况下,可以得到探测光脉冲的增益抑制和相应的反常色散。     

Study of nonlinear propagation of chirped optical pulses in laser amplifying medium

In chirped pulse amplification, the amplification of an optical pulse in laser amplifying medium is a very important link. After considering dispersion, Kerr nonlinear effect, gain distribution and loss of the medium, the physical model that the optical pulse propagates in the medium has been established, which is suitable for the general situation where the optical pulse propagates in the amplifying medium. Using a split-step Fourier method, the propagation state of a chirped optical pulse in the amplifying medium has been numerically simulated, and the influences of the gain dispersion of the medium and the frequency detuning of the pulse on the optical pulse have been discussed emphatically. The results show that, with the amplification and propagation of the ultrashort chirped pulse in the amplifying medium, gain saturation and Kerr nonlinear effect of the medium will cause distortion of the optical pulse. For the optical pulse with a wideband spectrum, gain dispersion will cause the gain narrowing effect, so it is equivalent to a loss mechanism. The frequency detuning of the optical pulse will cause distortion of the pulse, which can be used to weaken the impact of gain saturation, thus reshaping the optical pulse.     

光纤中基于双布里渊增益线的受激布里渊散射快光

为了解决受激布里渊散射快光在高吸收区产生损耗的问题,通过分析普通单模光纤中双线泵浦产生的双布里渊增益线特性及在增益峰间实现脉冲的超光速传输理论,利用有限元法数值模拟了双布里渊增益线处受激布里渊散射引起的快光特性。结果表明,当频率分离因子大于0.596时,可以观察到双增益峰;当频率分离因子在1~5.25范围内时,两个泵浦波产生的双增益峰之间可以明显地产生快光;当频率分离因子为1.75时,在双布里渊增益线之间的最大时间提前可达25 ps。当频率分离因子为2.42时,三阶色散所对应的归一化色散长度为无穷大,三阶色散可以得到完全补偿;当频率分离因子大于2.464时,脉冲展宽因子趋近于1,可以实现无畸变传输,但时间提前量小于13.52 ps。本文的研究结论对于在布里渊增益区实现快光具有一定的理论意义,并对设计基于受激布里渊散射快光器件具有理论指导作用。     

Mode-locked semiconductor disk lasers with weakly saturated absorbers

The effect of absorber saturation on pulse shaping was studied both numerically and experimentally in a semiconductor disk laser. It was found that steady-state mode locking can be achieved even with very weak saturation of the absorber when the pulse energy is well below the saturation energy of absorption. The study discloses for the first time the direct impact of absorber modulation depth on the pulse width. Numerical analysis confirms that partial bleaching of absorption is adequate for formation of stable mode locking in SDLs. The fast gain dynamics of the semiconductor medium approach the dynamics of a slow gain medium at low pulse energies and high repetition rates with a pulse period much shorter than the gain recovery time. The presented results are of practical importance for multigigahertz repetition rate lasers, indicating that sufficient pulse shaping can occur when the saturable absorber is not fully bleached.     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率|但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了信号的谱宽,并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果,通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.     

高效率Nd:YVO4/LBO临界相位匹配脉冲绿光激光器

报道了一种利用激光二极管（LD）端面泵浦Nd:YVO4晶体,声光调Q,LBO临界相位匹配腔内倍频的高效率、小体积、风冷绿光激光器。分析了不同偏振光泵浦的情况下,激光晶体对泵浦光的吸收特性。由分析得出,采用部分偏振光泵浦,可以提高激光晶体对泵浦光吸收均匀性,改善基波畸变,获得高转换效率激光输出。实验中,在泵浦光功率为33 W、声光调Q重复频率为20 kHz时,得到脉宽为23.96 ns、平均功率为15 W的1064 nm基频光输出。经倍频后,得到平均功率为11.2 W的绿光输出,倍频效率为74.6%,总体光-光转换效率为34%。在输出功率为10 W时,测得1 h内输出功率不稳定度为0.512 2%,水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为1.2和1.1。     

光脉冲在激光放大介质中的非线性传播

 在考虑了激光放大介质中基质的克尔非线性效应和群速度色散以及活性粒子的增益分布后，导出了光脉冲在激光放大介质中传播的基本方程。并在光脉冲中心频率与介质增益峰值频率时重合时，对皮秒超高斯光脉冲在钕玻璃激光放大介质中传播的脉冲形状进行了分析讨论。     

宽频脉冲光的传播特性

本文研究了宽频脉冲光在电磁诱导透明介质中的传播特性.结果表明,如果信号光的载波频率在透明窗口内,且频宽相对于透明窗口较宽时,输出信号光的时域宽度展宽,并出现明显的延迟效应;如果信号光的载波频率在介质吸收峰内,且频宽远大于介质吸收峰线宽时,信号光在传播过程中会发生形变,输出信号出现两个峰,峰值依赖于耦合光的频率和光强以及样品的长度,在适当条件下,在输出信号光中可获取较强的时域窄化的光脉冲. 关键词： 电磁诱导透明 脉冲形变 时间延迟 相干叠加