钕玻璃片状激光放大器自发辐射放大特性的研究

编制了一套用蒙特卡罗方法计算钕玻璃片状放大器内自发辐射放大(ASE)的模拟计算程序,考虑了光线在两大表面不同入射角对反射率的影响.计算了包边吸收的ASE能量沿周边的分布,以便于对放大器热畸变特性的研究;以及片的横向尺寸对储能密度的影响. 关键词：     

准波导结构下染料薄膜的荧光光谱和放大自发辐射光谱特性

通过对RhB/PMMA和Rh6G/PMMA染料薄膜的荧光光谱和放大自发辐射(ASE)光谱的实验测量和理论分析,研究了准波导结构染料薄膜的荧光光谱和ASE光谱特性。实验上采用连续激光和脉冲激光照射,分别测量准波导结构RhB/PMMA和Rh6G/PMMA染料薄膜的荧光光谱和ASE光谱,发现荧光峰和ASE峰随着染料掺杂浓度和薄膜厚度的增加产生红移;理论上考虑准波导结构下薄膜中染料的自吸收效应,类比激光器谐振腔模型,分析低阶导模传输的增益特性,获得了荧光光谱与ASE光谱中荧光峰和ASE峰对应波长与染料掺杂浓度的关系,数值计算与实验测量相吻合。结果表明,准波导结构下薄膜中染料自吸收效应导致荧光峰及ASE峰发生红移,改变染料掺杂浓度,可以在较大调谐范围实现ASE。     

掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的特性研究

研究了掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的特性。利用重叠因子将980nm光抽运的掺铒玻璃波导放大器四能级模型的速率-传输方程进行化简,在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下．利用数值模拟的方法,得到了掺铒玻璃波导放大器的增益与Er^3 离子浓度、抽运功率、波导长度等参量之间的关系曲线;同时模拟出放大自发发射曲线并与实验测量结果进行比较。结果表明在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下,理论结果和实验测量结果是一致的。同时看到,选择合适的铒离子浓度是制作掺铒玻璃波导放大器的关键;并且为了全面发挥掺铒玻璃波导放大器的性能,需要抽运功率、波导长度等各个参量配合起来。     

超短脉冲染料放大器中的参数研究

对超短脉冲染料放大器(DLA)中放大的自发辐射(ASE)随泵浦强度变化的关系进行了实验研究,为了求得具有高储能、低自发辐射背景噪声的染料激光放大器的泵浦强度,我们用速率方程对实验结果进行了解析分析,获得了染料激光放大器的泵浦强度与染料参数(浓度、增益长度等)的近似关系式,以及相应条件下染料激光放大器储能和小信号增益的表达式,并与实验进行了比较.二者符合较好,从而为染料激光放大器的设计提供了参考.     

准波导结构染料薄膜中荧光和放大自发辐射的泄漏模特性

通过理论分析和实验测量,研究准波导结构染料薄膜中荧光和放大自发辐射（ASE）的泄漏模特性。理论上,考虑薄膜传输损耗及染料吸收损耗对准波导结构中泄漏模特性的影响,通过计算准波导结构中泄漏模的光强分布,给出了相应的物理机制分析;实验上,以棱镜为衬底制备染料薄膜,根据棱镜耦合法测量不同出射角对应的泄漏模的荧光与ASE光谱,验证理论的正确性。此外,采用光束分析仪探测各泄漏模式对应的荧光及ASE的光强分布,研究了准波导结构中ASE的激励特性。结果证明,荧光峰及ASE峰的红移以及泄漏模的激发是界面反射率、薄膜传输损耗及染料吸收损耗等共同作用的结果,而界面反射率对ASE泄漏模激发特性有重要影响,染料的自吸收是荧光峰及ASE峰产生红移的主要因素。     

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.     

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0～740μs时间内光纤内部正向、反...     

掺铒聚合物狭缝波导放大器的增益特性研究

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 dB的信号光相对增益仅需要1.5 mW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%。     

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.     

掺钛蓝宝石激光放大器中放大自发辐射效应研究

给出了描述掺钛蓝宝石激光放大器的速率方程组,通过对放大介质内反转粒子数密度和放大自发辐射的时间和空间特性的数值计算与分析,提出可通过控制泵浦光脉冲和信号光之间的时间延迟来有效地抑制放大自发辐射对放大器增益的影响。     

High gain L-band erbium-doped fiber amplifier with two-stage double-pass configuration

An experiment on gain enhancement in the long wavelength band erbium-doped fiber amplifier (L-band EDFA) is demonstrated using dual forward pumping scheme in double-pass system. Compared to a single-stage single-pass scheme, the small signal gain for 1580 nm signal can be improved by 13.5 dB. However, a noise figure penalty of 2.9 dB was obtained due to the backward C-band ASE from second stage and the already amplified signal from the first pass that extracting energy from the forward C-band ASE. The maximum gain improvement of 13.7 dB was obtained at a signal wavelength of 1588 nm while signal and total pump powers were fixed at -30 dBm and 92 mW, respectively.     

螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器的非线性模拟

 给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋开槽周期和开槽深度对效率的影响,进行了非线性模拟研究。结果表明：螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器效率对电子束速度离散不敏感,而对螺旋波纹开槽周期和开槽深度的依赖性较强;通过参数优化可望把目前实验的效率水平提高到25.6%。     

外开槽同轴波导大轨道回旋自谐振脉塞放大器

运用大轨道电子束,对外开槽同轴波导回旋自谐振放大器进行了线性动力学理论分析和非线性自洽模型模拟。由线性动力学理论分析和非线性模拟得到的结果在线性增长部分吻合得很好。为了有效抑制绝对不稳定性,对电子束流的选择进行了讨论。计算结果表明：对于电压为700 kV, 电流为100 A, 电子束纵横向速度比为0.8的大轨道电子束, TE51外开槽同轴波导回旋自谐振脉塞放大器的峰值功率和峰值效率分别可以达到6.27 MW和8.96%。     

具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器绝对不稳定性

 详细推导了具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器的色散特性。通过绝对不稳定性振荡出现的条件,给出求解具有损耗波导结构回旋行波管放大器的绝对不稳定性起振电流的数值计算方法。研究结果表明：绝对不稳定性起振电流与损耗波导的集肤深度有关,选择有较大的集肤深度的损耗波导可以提高绝对不稳定性起振电流;绝对不稳定性起振电流同时也与工作磁场偏离饱和磁场的程度以及电子束的纵横速度比有关;通过设计具有分布损耗波导结构的注-波互作用电路,以及工作磁场、电子束的纵横速度比,可以在兼顾带宽、效率的条件下,保证回旋行波管放大器稳定工作。     

光纤放大器放大自发辐射特性与高温易损点位置

在高功率光纤放大器实验中,时常发现增益光纤抽运注入熔接点后10—50 cm处容易发生光纤烧毁现象.为了对该现象进行理论预测,基于光纤激光器速率方程模型和增益光纤的热传导模型,从种子功率、抽运功率和抽运吸收三个方面对掺镱双包层光纤放大器中的放大自发辐射(ASE)和温度特性进行研究.结果表明,在放大倍率较高、ASE较为严重等情况下,光纤放大器中的最高温度点一般不在抽运注入的熔接点处,而在距离熔接点10—50 cm处,与实验中发现光纤烧毁的位置基本符合.从光纤放大器的ASE抑制、最高温度点温度控制角度出发,对光纤放大器在种子功率、抽运功率、抽运吸收、放大倍率和抽运波长等方面的设计给出了指导性的建议.     

介质加载折叠波导行波管的线性分析

提出了一种介质加载折叠波导慢波结构,给出了该结构中存在电子注时慢波互作用的热色散方程,在介电常数ε_r=1的特殊情况下该方程即简化为普通折叠波导的小信号工作方程.在给定慢波结构尺寸的基础上,分析比较了介质加载对放大器小信号增益特性的影响,结果表明:"弱加载"(介质厚度d/a<0.1)时,无需重新设计慢波结构的参数,只需适当调整工作电压和电流就可以满足原有设计要求,而且和未加载时相比增益特性更为平坦,降低的电子注阻抗也有利于电子效率的提高.考虑到 关键词： 折叠波导 行波管放大器 介质加载 热色散方程     

Alq/DCM薄膜中的放大自发发射

自从在以 8-羟基喹啉铝 (Alq)掺杂小分子激光染料 DCM为激活介质的波导结构中 [1] ,光泵浦下观察到激光现象以来 ,这种以高效发光有机半导体材料代替以往的溶胶、凝胶或透明聚合物材料来稀释激光染料的方法 ,引起了人们广泛的关注和巨大的兴趣。因为 Alq的发射谱和 DCM的激发谱有很大的重叠 ,所以经光泵浦后的 Alq∶ DCM薄膜中处于激发态的 Alq分子很容易与附近的 DCM分子形成能量迁移[1] ,从而其发射谱表现为 DCM的荧光谱 ,而不是 Alq和 DCM的荧光谱的简单叠加。由于材料的发射谱相对于激发谱红移很大 ,所以很大程度上降低了材料…     

铋基掺铒光纤放大器中放大自发辐射处理研究

分别设计了一个带光隔离器和一个带光环形器的复合型宽带铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),理论上研究了Bi-EDFA中对于后向传输放大自发辐射(ASE)的处理对放大器性能的影响。研究表明,在C+L波段多波长信号同时输入情形下,通过在铋基掺铒光纤中插入一个光隔离器抑制后向传输的ASE,可以提高放大器各波长信号增益,降低噪声系数。利用一个光环形器引导后向传输的ASE去泵浦一段未抽运的低掺杂铋基掺铒光纤,可以显著地提高放大器长波段信号增益,而噪声系数只是略有增加,理论研究与报道的实验结果达到了比较好的一致。研究结果对于新型宽带Bi-EDFA的设计和应用具有一定实际指导意义。