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。     

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：     

掺杂光子晶体光纤产生光孤子所需泵浦功率的研究

在光纤纤芯中掺入适量GeO₂有利于增加纤芯非线性折射率,提高光纤的非线性系数。利用有限元法设计了一种带宽为1.45 μm的宽反常色散掺杂光子晶体光纤,其光纤可以利用低泵浦功率产生任意波长的光孤子。分析结果显示,当脉冲脉宽T_FWHM取300 fs时,产生基阶光孤子需要的最高平均泵浦功率为0.001 695 W,而产生五阶光孤子需要的最高平均泵浦功率仅0.042 38 W。     

Pr￣（3＋）在SBN晶体中的发光特性

通过测量Ｐｒ：ＳＢＮ晶体的吸收光谱和荧光光谱来确定Ｐｒ￣（３＋）在ＳＢＮ晶体中的能级位置。由于Ｐｒ￣（３＋）离子占据晶体中的不同格位而引起荧光带呈现双峰结构。测量荧光寿命随温度的变化关系，表明Ｐｒ￣（３＋）在ＳＢＮ晶体中￣３Ｐ＿０态的无辐射弛豫主要是￣３Ｐ＿０→￣１Ｄ＿２多声子弛豫过程。     

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。     

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。     

Er^3＋／Yb^3＋掺杂全光纤环形激光器

本文报道利用Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂单模光纤首次研制成功的环形谐振腔结构的可调谐(调谐范围宽于70nm)全光纤激光器的设计原理及其实验结果.     

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：     

光孤子脉冲在光纤放大器中的传播

本文建立了包括增益色散,受激喇曼散射,双光子吸收效应的理论模型,讨论了光孤子脉冲在光纤放大器中的传播.数值计算结果表明:在反常色散范围内,光孤子的放大是不稳定的.增益色散导致光脉冲对称分裂,而受激喇曼散射则导致不对称的分裂.在增益色散和受激喇曼散射的共同作用下可获得新的时域和频域特征.有限带宽的放大能抑制受激喇曼散射引起的自频移.本文对有啁啾的光孤子脉冲的放大也进行了分析.     

YAG晶体中Cr~（3＋）→Tm~（3＋），Er~（3＋）→Tm~（3＋）的能量

研究了加入敏化离子Ｃｒ３＋和Ｅｒ３＋的Ｔｍ：ＹＡＧ晶体的吸收谱和荧光谱，计算了Ｃｒ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋离子的２Ｅ、４Ｉ１３／２、３Ｆ４能态的平均寿命及能量；转移效率、转移速率．得出Ｃｒ３＋→Ｔｍ３＋转移效率为８０％，转移速率为２．１×１０３ｓ－１．由（Ｅｒ，Ｔｍ）：ＹＡＧ的荧光谱可见存在Ｅｒ３＋→Ｔｍ３＋的有效的能量转移．讨论了Ｃｒ３＋→Ｔｍ３＋和Ｅｒ３＋→Ｔｍ３＋能量转移的不同．     

包层泵浦fs光纤放大器的实验研究

在实验上对双包层光纤放大器进行了研究。采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对fs光脉冲进行放大。当用2.5 W的入纤功率泵浦50 cm长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8 mW、重复频率20.84 MHz的激光放大到176 mW,增益为12.2 dB,相应的单脉冲能量为8.1 nJ,放大后脉冲宽度为480 fs,峰值功率为16 kW。     

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。     

包层泵浦fs光纤放大器的实验研究

 在实验上对双包层光纤放大器进行了研究。采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对fs光脉冲进行放大。当用2.5 W的入纤功率泵浦50 cm长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8 mW、重复频率20.84 MHz的激光放大到176 mW,增益为12.2 dB,相应的单脉冲能量为8.1 nJ,放大后脉冲宽度为480 fs,峰值功率为16 kW。     

LD泵浦的Er3+,Yb3+共掺杂磷酸盐铒玻璃激光性质

研究了三种不同铒离子浓度的Er3+,Yb3+共掺杂磷酸盐铒玻璃的光谱性质和激光性质,用2w,974nm半导体激光器作为泵浦源,在Er3+离子浓度为0.12×1020/cm3,0.48×1020/cm3,0.88×1020/cm3的Er3+,Yb3+共掺杂磷酸盐铒薄片玻璃中成功地实现了室温连续激光输出.讨论了铒离子掺杂浓度和样品厚度对激光性质的影响.通过比较发现在Yb3+离子浓度相当的条件下(1.5×1021/cm3),掺铒离子浓度为0.48×1020/cm3,厚度为2mm的铒玻璃具有较好的综合激光性能.它的最大激光输出功率达到43mw,斜率效率为10.2%,激光阈值为118mW,激光光谱范围为1527～1533nm,激光峰值波长为1530nm.     

飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器

在考虑增益、损耗、群速度色散、自相位调制、快速可饱和吸收体等各种参数同时作用情况下，分析了非线性偏振旋转效应自启动锁模机理，研究了腔体参数与锁模脉冲之间的关系，并给出飞秒被动锁模环形腔掺Er3＋光纤激光器实验原理。实验采用性能稳定的980nm半导体激光器作为抽运源，高掺杂短长度掺Er3＋光纤作为增益介质，利用非线性偏振旋转锁模技术，得到了稳定的飞秒自起振锁模光脉冲。抽运功率为23mW时，激光器输出锁模脉冲中心波长1552nm，3dB带宽为7.6nm，重复频率14.0MHz，平均输出功率0.43mW，自起振锁模泵浦阈值功率11.5mW,并观测到了稳定的高阶锁模脉冲输出。该激光器与报道过的相同结构光纤激光器相比,自起振泵浦阈值低、脉冲能量高、稳定性好，且频谱边带幅度小。     

Er3＋-Yb3＋-Mo6＋共掺杂ZrO2-Al2 O3固溶体的上转换发光

采用共沉淀法制备了一系列Al2 O3含量由低到高的ZrO2-Al2 O3固溶体,并研究了固溶体的晶相结构以及稀土Er3＋在固溶体中的上转换发光增强机制。XRD结果表明固溶体为四方晶相ZrO2结构,Al2 O3的最高固溶度约为20 mol％。上转换发光光谱分析表明,Er3＋掺杂ZrO2室温下具有绿色上转换荧光发射,通过共掺杂Yb3＋和M o6＋离子,使得Er3＋掺杂ZrO2的绿色上转换发光强度增强了约20倍,获得了明亮的黄绿色上转换发光。基质ZrO2通过与Al2 O3固溶形成复合氧化物,由于产生的大量氧空位缺陷的能级与Er3＋的4 F7/2能级高度相接近,增强了Yb3＋-MoO2-4基团（2 F7/2,3 T2）能级向Er3＋的4 F7/2能级的能量传递。通过形成固溶体复合氧化物基质材料,使得Er3＋的绿色上转换发光在获得20倍增强的基础上又提高了8倍。绿色与红色上转换发光比例的变化也提高了材料的色纯度,上转换发光由黄绿色变为纯绿色。     

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     

双频激光泵浦光纤放大器中的原子相干效应

用密度矩阵的方法从理论上分析了不同频率的两个激光场混合泵浦的光纤放大器中，由光场诱导的原子相干效应。并由此引入相干修正因子，通过修正的速率方程讨论了两光场与原子的相干作用对放大器增益的影响。