Er3+掺杂光纤孤子放大器(Ⅱ)——最佳泵浦

由文献［１］所给Ｅｒ³⁺掺杂光纤的孤子传输放大方程，对分布放大情况，给出透明传输时的最佳泵浦功率。将其与实验结果比较，证明理论与实验符合很好。对考虑激发态吸收时的最佳泵浦的研究指出，激发态吸收将严重消耗泵浦功率，提高基态量子转移效率可减小激发态吸收的影响。 关键词：     

Er￣（3＋）掺杂光纤孤子放大器（Ⅰ）传输放大方程

采用半经典理论，建立了Ｅｒ￣（３＋）掺杂光纤中孤子的传输放大方程。该方程考虑泵浦激发态吸收，故适用于０．５－１．４９μｍ波长范围的所有泵浦情况。同时，该方程适用于任意折射率分布光纤，任意泵浦和信号光波模式、任意掺杂形状、均匀加宽和非均匀加宽、集总放大和分布放大，为深入研究Ｅｒ￣（３＋）渗杂光纤孤子放大特性、优化掺杂光纤设计提供了必须的基本分析方程。     

石英基L波段扩展掺铒光纤及其放大性能

掺铒光纤放大器的增益带宽是限制光纤通信系统传输容量提升的重要因素.受铒离子激发态吸收所限,常规L波段掺铒光纤难以实现更长波段的带宽扩展.本文基于改进的化学气相沉积工艺成功制备了P/Al共掺石英基L波段扩展掺铒光纤,研究了共掺离子对于铒离子4I13/2能级到4I9/2能级激发态吸收的影响.通过分别搭建单级前向泵浦和多级的放大结构,测试了其宽带放大性能.基于前向980 nm泵浦的单级结构,当输入信号功率为–9 dBm,泵浦功率为530 mW时,该光纤在1625.3 nm处增益达10.5 dB,最大噪声指数为5.9 dB.多级放大结构下,该光纤在1625.3 nm处增益可达23.4 dB.实验结果表明P/Al共掺石英基掺铒光纤可以有效抑制铒离子的激发态吸收,为进一步扩展L波段增益带宽提供了强有力的可行方案.     

孤子掺杂光纤放大的半经典模型与分析

建立了孤子掺杂光纤放大的半经典模型，给出了分布放大透明传输的泵浦条件，详细讨论了激发态吸收的影响。文中结果为Ｅｒ＾３＋掺杂光纤孤子放大器的设计提供了重要理论依据。     

孤子掺杂光纤放大的半径典模型与分析

建立了孤子掺杂光纤放大的半经典模型，给出了分布放大透明传输的泵浦条件，详细讨论了激发态吸收的影响．文中结果为Ｅｒ￣３＋掺杂光纤孤子放大器的设计提供了重要理论依据．     

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.     

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。     

Er3+掺杂光纤孤子放大器(Ⅰ)——传输放大方程

采用半经典理论，建立了Ｅｒ³⁺掺杂光纤中孤子的传输放大方程。该方程考虑泵浦激发态吸收，故适用于０．５－１．４９μｍ波长范围的所有泵浦情况。同时，该方程适用于任意折射率分布光纤，任意泵浦和信号光波模式、任意掺杂形状、均匀加宽和非均匀加宽、集总放大和分布放大，为深入研究Ｅｒ³⁺渗杂光纤孤子放大特性、优化掺杂光纤设计提供了必须的基本分析方程。 关键词：     

2—（2′—羟基苯基）间氮杂氧茚放大的自发辐射效应的实验和理论研究

报道了在氮分子激光泵浦下，激发态分子内质子转移分子２－（２′－羟基苯基）间氮杂氧茚（ＨＢＯ）环己烷溶液放大的自发辐射（ＡＳＥ）实验和理论研究，在环己溶液中，ＨＢＯ的增益系数。（５１０ｎｍ）约为１．２ｃｍ＾－１，在建立了ＨＢＯ激发态分子内质子转移（ＥＳＩＰＴ）的放大的自发辐射动态模型基础上，通过数值模拟得到了ＨＢＯ的增益光谱和放大的自发辐射光谱计算结果与实验很好相符，证实了ＨＢＯ的酮式异构体的基态寿     

掺铒聚合物狭缝波导放大器的增益特性研究（英文）

设计了一种高浓度稀土铒掺杂聚合物填充硅狭缝结构的平面光波导放大器(工作波长1 550 nm,泵浦波长1 480 nm),能够在低泵浦下获得高增益,可以应用于硅基光互联的损耗补偿。通过扫描电镜照片观察发现,合成的铒掺杂聚合物材料具有良好的纳米狭缝填充能力。考虑铒离子的合作上转换和激发态吸收,利用铒离子四能级跃迁模型,建立原子速率方程和光功率传输方程,数值仿真分析了聚合物光学性质、狭缝波导结构参数及信号光泵浦光功率等放大器增益特性的影响因素。这种具有纳米截面尺寸的光波导放大器,获得4.5 d B的信号光相对增益仅需要1.5 m W的泵浦光,展现了良好的集成光学应用前景。为了进一步提高增益,引入了多层狭缝结构,四层狭缝波导的重叠积分因子比一层狭缝的高42%。     

单端泵浦光纤放大器获得4 kW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。     

克尔介质中超连续谱的产生与自聚焦的抑制

 从（3+1）维非线性薛定谔方程出发，理论上分析了超短脉冲频谱展宽与自聚焦的影响因素。分析得出：通过改变泵浦光的功率和光束口径，可以实现光谱的极大展宽并避免自聚焦成丝。数值模拟了小口径强泵浦光束在BK7玻璃中的传输过程并进行了实验验证。模拟结果显示在超连续谱产生的同时小尺度调制被完全抑制。实验结果表明：降低泵浦光功率，使光束不会因为全光束自聚焦而发生塌陷，同时还能控制除自聚焦外的其它非线性效应，进而改善近场光束质量。由于自相位调制是超短超强脉冲产生超连续谱的重要机制之一，需要维持传输过程中的泵浦光功率，由此最佳的入射光功率应选在全光束自聚焦功率阈值附近。     

低泵浦功率的遥泵放大在超长跨距密集波分复用系统中的应用

针对长跨距密集波分复用系统中喇曼放大入纤泵浦功率过大的问题,将遥泵放大器（RP-EDFA）引入到系统中,通过对共纤RP-EDFA的噪音性能及其优化设计的研究,在理论上计算比较了RP-EDFA系统和后向喇曼放大系统在不同泵浦功率水平下的光信噪比和非线性相移,表明遥泵放大技术有效降低了入纤泵浦的功率水平,更适合长跨距应用.运用遥泵放大技术,对一个典型的长跨距系统进行系统Q值的模拟,结果表明：在 220 mW泵浦功率水平下可以实现跨距为 167 km的40×11.6 Gbit/s系统1000 km传输,Q值裕量4.4 dB.     

脉冲泵浦的掺镱光纤放大器中放大自发辐射动态变化模拟

在低重复率、高能量脉冲的应用场合,光纤放大器中采用脉冲泵浦的方式具有重要意义.本文模拟了脉冲泵浦方式下掺镱双包层增益光纤中放大自发辐射功率的动态变化,为优化脉冲泵浦方式提供了参考.通过有限元分析方法求解光纤中镱离子的速率方程和各光场的功率传输方程,模拟了正向泵浦条件下,泵浦脉冲开始后0~740 μs时间内光纤内部正向、反向放大自发辐射功率分布情况的动态变化以及光纤两端放大自发辐射输出功率随泵浦时间的变化.模拟结果发现了光纤两端正向、反向放大自发辐射功率增长速度的差异之处,以及光纤内部两种放大自发辐射功率分布动态演变的一些特征.     

纤维光学

光纤及其传输理论TN252006021335掺铒光纤中的绿色荧光研究=Green fluorescence in Er3 -doped optic fiber[刊,中]/马丽娜(国防科学技术大学光电科学与工程学院.湖南,长沙(410073)),胡正良…∥半导体光电.—2005,26(6).—538-540,569从铒离子的能级结构出发,分析了掺铒光纤中绿色荧光的产生机理以及绿光荧光功率与泵浦功率的关系,克服了Giles模型在掺铒光纤绿光分析中的不足。实验研究了泵浦功率对绿色荧光的影响,结果表明,当泵浦功率很低时,绿色荧光的功率与泵浦功率的二次方成正比;而当泵浦功率很大时,绿色荧光功率与泵浦功率的一次方…     

端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器

从双包层光纤激光器的速率方程出发，得到了光纤中泵浦光与激光的功率分布、输出功率与泵浦功率的关系、腔镜反射率及光纤长度对输出功率的影响。研究结果表明：输出激光功率与光纤长度及后腔镜反射率有很强的依赖关系，存在一个输出功率最大的最佳光纤长度。后腔镜反射率越大，输出激光功率越小；当光纤长度较短时，在输出端放置反射镜使泵浦光高反射，可以提高输出功率和效率。通过对端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器进行理论分析和实验研究，得到输出激光的中心波长为1088.3nm，斜率效率为33.7%，最大输出功率为1.75W。     

大口径掺钛蓝宝石晶体放大的实验研究

 分析了口径为80 mm的钛宝石晶体内的增益特性,对大口径钛宝石晶体中的泵浦光能量密度和泵浦光口径进行了优化设计。对于80 mm×17 mm的晶体,最佳工作光束口径为55 mm,泵浦能量为50 J;对于80 mm×30 mm的晶体,最佳工作光束口径为60 mm,泵浦能量为90 J,且其横向小信号增益远小于80 mm×17 mm晶体的。对影响大口径钛宝石晶体放大的横向放大自发辐射（ASE）和寄生振荡采用折射率匹配的包边技术进行了抑制。实验表明,该方法把允许横向增益从13提高到了2 100。实验系统为100 J绿光台面泵浦激光器,100 TW主放大器采用四程空间构型放大光路。80 mm×17 mm钛宝石晶体c轴水平放置,泵浦光和主激光均为水平偏振。当以泵浦光能量为49 J对主放大器进行双端泵浦,注入信号光能量为1.2 J,光束口径60 mm时,获得了14.2 J的放大光输出和286 TW的最高峰值功率。     

二氯亚砜分子三体解离研究（英文）

本文利用飞秒时间分辨的质谱技术,研究了二氯亚砜分子在235 nm泵浦下的超快光解过程.实验记录了母体离子产率随泵浦-探测延迟时间的变化趋势,测得235 nm泵浦下的初始激发态寿命为166 fs.需要注意的是,实验中不仅观察到了二氯亚砜分子逐步解离过程还观察到了协同解离过程.     

532 nm法拉第光学滤波器传输特性

本文对工作在波长为532.33nm的激发态钾(K)原子法拉第光学滤波器进行了分析与讨论。结果表明这种工作在钾4P1／2←8S1／2跃迁谱线的滤波器的峰值透过率为50%,等效带宽为4GHz。同时滤波器的传输特性跟激光泵浦功率以及外加磁场强度并不是线性相关;所需激光泵浦功率的范围为0.8～6mW*cm－2。     

WDM系统中碲基掺铒光纤放大器泵浦问题的理论研究

依据均匀加宽四能级结构速率方程组和光功率传输方程组, 对WDM系统中碲基掺铒光纤放大器（EDTFA）的泵浦问题进行了理论研究,给出了三种泵浦方式小信号和大信号状态下EDTFA信号增益分布曲线和放大的自发辐射（ASE）噪声功率谱,在此基础上探讨了EDTFA泵浦方式与信号增益、ASE噪声的关系.