2.15μm全光纤气体拉曼激光光源

报道了全光纤2.15μm波段光纤气体拉曼激光器。将实芯单模光纤与空芯光子晶体光纤直接熔接制备成全光纤气体腔,并在实芯光纤上刻写长周期光纤光栅,防止菲涅耳反射回光对泵浦源造成损坏。以1971 nm脉冲光纤放大器作为泵浦源,当腔内气压为1.4 GPa时,2.15μm拉曼光的最大平均功率约为0.87 W,受限于较高的拉曼阈值,光光转换效率只有19%。本研究为实现2.15μm光纤激光光源提供了一种新的可行的技术方案。     

连续波1.7 μm全光纤气体拉曼激光光源

报道了第一个连续波全光纤气体拉曼激光光源.采用实芯单模光纤与带隙型空芯光纤熔接的方法,制备了长度为50 m、充高压氢气的全光纤结构气体腔,以一个高功率连续波1540 nm光纤放大器为泵浦源,利用氢气分子的纯转动受激拉曼散射有效实现了 1693 nm斯托克斯连续激光输出.进一步,通过在气体腔输出端熔接一个中心波长为154...     

基于空芯光纤中氢气受激拉曼散射的1.7μm光纤激光光源研究

报道了一种基于空芯光子晶体光纤中氢气受激拉曼散射的新型1.7μm光纤激光光源。建立了仅包含泵浦光和一阶斯托克斯光的简单稳态耦合波方程,并进行了仿真计算。采用自制的1550 nm纳秒脉冲光纤放大器,泵浦一段长约3 m、充高压氢气的商用空芯光子晶体光纤,利用氢气分子的转动受激拉曼散射实现了1705 nm斯托克斯波的有效转换。气压为1.2 MPa时,最大平均输出功率约0.5 W(单脉冲能量约为2.5μJ),最大光光转换效率约为32%(相对总的泵浦功率)。研究结果为实现高功率1.7μm波段近红外激光输出提供了一条有效的新途径。     

单程高增益1.9μm光纤气体拉曼激光器

报道了基于空心光子晶体光纤中氢气分子振动受激拉曼散射(SRS)的单程高增益1.9μm光纤气体激光器。用一个线偏振1064nm亚纳秒脉冲微芯激光器抽运一段长6.5m、充高压氢气的低损耗负曲率空心光纤,实现了到氢气分子一级振动斯托克斯波1907nm的有效转换。气压为2.3MPa时最大能量转换效率大于27%,相应的量子转换效率大于48%,激光平均功率约为10mW,峰值功率大于2000W。为实现高功率、窄线宽、大范围调谐的紧凑型中红外光纤激光器提供了一条潜在的有效途径。     

基于空芯光子晶体光纤的单程高效氘气转动拉曼激光光源

报道了一种基于空芯光子晶体光纤中氘气转动受激拉曼散射的单程高效光纤气体激光光源。因空芯光子晶体光纤具有特殊的传输谱,增益相对较大的振动受激拉曼散射被很好地抑制,使得泵浦激光能够高效地向转动斯托克斯光转化。采用自行搭建的1540nm纳秒脉冲光纤放大器,泵浦一段长为20m、充高压氘气的空芯光子晶体光纤,在单程结构中实现了高效的1645nm拉曼激光输出。当气压为2 MPa时,最大平均输出功率约为0.8 W(单脉冲能量约为1.6μJ),激光光源斜率效率约为71.4%。研究结果为1.7μm波段光纤激光的实现提供了一条简单有效的新途径。     

高功率光纤激光受激拉曼散射效应研究新进展北大核心CSCD

由于具有高品质、高效率、高鲁棒性、结构紧凑等优点,光纤激光系统在近20年飞速发展,并得到广泛应用。然而发展至今,依旧存在着一些因素(如非线性效应、热效应、模式不稳定性等)限制着光纤激光系统功率的进一步提升。作为其中的一种主要限制因素,受激拉曼散射效应不仅降低了光纤激光器的输出效率,后向斯托克斯光还会提高系统的损毁风险。最近的研究结果表明,少模光纤中受激拉曼散射在引起模式不稳定性的同时,还会导致准静态的模式退化。因此,需要发展有效的拉曼抑制手段来突破现有瓶颈,促进高功率高光束质量光纤激光发展。在介绍高功率少模光纤激光中受激拉曼散射效应新表征的同时,从高功率光纤激光系统整体优化角度出发,总结整理了相关抑制技术研究新进展,并展望未来可能的研究方向。     

多波长级联拉曼光纤激光器的设计

基于稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射效应的光功率耦合方程组,提出一种新的多波长级联拉曼光纤激光器的设计算法.结合遗传算法和打靶法的优点,采取对每一代种群中少数优良个体进行几次打靶,使得种群中目标函数最优化值附近的个体加速收敛.以500 m掺磷光纤为增益介质、光纤布拉格光栅构成谐振腔的三波长(1427 nm, 1455 nm, 1480 nm)级联拉曼光纤激光器为例,采用该算法计算了其输出特性.结果表明,总输出功率与抽运功率近似成线性关系,斜率效率约51%;由于谐振腔中三个输出波长相互之间的受激拉曼散射作用产生的能量转移,使得输出的长波长斯托克斯光斜率效率大于短波长斯托克斯光斜率效率.     

1.5μm光纤气体拉曼激光光源

报道了基于空芯光纤中气体受激拉曼散射效应的1.5μm波段光纤激光实验.利用高峰值功率、窄线宽、亚纳秒量级的1064nm微芯激光抽运一段充高压乙烷气体的空芯光纤.通过乙烷气体分子的受激拉曼散射,获得了1553nm的激光输出,峰值功率达到16.6kW,线宽小于0.2nm,脉宽约为435ps.该功率水平是目前在掺铒光纤中获得的最高峰值功率的4倍以上.该研究为同时实现高峰值功率和窄线宽的1.5μm波段光纤激光提供了一条新的技术途径.     

内腔级联拉曼光纤激光器输出特性的实验研究

采用标准单模石英光纤作为拉曼增益介质，光纤布拉格光栅作为谐振腔镜，研制了一台内腔级联拉曼光纤激光器。利用掺Yb双包层光纤激光器作为抽运源，实现了二级拉曼转换，在波长1176.8nm获得了309mW的最大输出功率，斜率效率接近51.5％。在小抽运功率下，发现拉曼光纤激光器的输出中存在重复周期约为2.9μs的脉冲序列；当抽运功率大于某一值时，上述脉冲消失，获得了十分稳定的连续输出。     

基于空芯光纤的光泵浦4μm连续波HBr气体激光器

报道了一种基于空芯光纤的光泵浦中红外HBr气体激光器。用一台可调谐的窄线宽2μm连续波掺铥光纤放大器泵浦一段充低压HBr气体的4.4 m反共振空芯光纤,通过将种子激光的波长精确调谐到HBr(同位素H⁷⁹Br)气体R(2)吸收线1971.7 nm附近,使得处于振动基态v₀的H⁷⁹Br分子跃迁至振动激发态v₂,并在振动态v₂与v₁之间形成粒子数反转,通过跃迁选择定律同时激射出两条谱线R(2)和P(4),波长分别为3977.2 nm和4165.3 nm。当HBr气压为6.2 mbar时,4μm激光最大输出功率为125 mW,相对于耦合进空芯光纤的泵浦光功率转换效率约为10%。通过进一步改善空芯光纤的传输损耗谱,提高泵浦光耦合效率,可大幅提升激光效率和输出功率,并且利用HBr分子的能级特性,将来有望实现大范围调谐的中红外激光输出。     

用于光纤拉曼放大器抽运源的单级光纤拉曼激光器

抽运光源是光纤拉曼放大器应用于密集波分复用系统的关键技术,设计了一种紧凑型的808nm激光二极管抽运的基于钒酸钇（Nd^3＋：YVO4）晶体1342nm固体激光器模块,提出利用上述1342nm固体激光器抽运基于光纤光栅的单级全光纤型拉曼谐振器获得1．4μm激光输出的光纤拉曼激光器,分析了固体激光器的阈值特性、性能优化方法和单级光纤拉曼谐振器的设计方法。上述1342nm固体激光器模块在抽运功率2W时获得了最大655mW的激光输出功率和42．6％的斜率效率,单级拉曼谐振器的1342nm到1．4μm光功率转换斜率效率达75％,在1425nm、1438nm、1455nm和1490nm处的输出功率达到300mW以上。最后给出基于1．4μm光纤拉曼激光器抽运的宽带平坦放大的光纤拉曼放大器的结构参量和性能测试结果。     

高功率光纤激光受激拉曼散射效应研究新进展

由于具有高品质、高效率、高鲁棒性、结构紧凑等优点,光纤激光系统在近20年飞速发展,并得到广泛应用。然而发展至今,依旧存在着一些因素（如非线性效应、热效应、模式不稳定性等）限制着光纤激光系统功率的进一步提升。作为其中的一种主要限制因素,受激拉曼散射效应不仅降低了光纤激光器的输出效率,后向斯托克斯光还会提高系统的损毁风险。最近的研究结果表明,少模光纤中受激拉曼散射在引起模式不稳定性的同时,还会导致准静态的模式退化。因此,需要发展有效的拉曼抑制手段来突破现有瓶颈,促进高功率高光束质量光纤激光发展。在介绍高功率少模光纤激光中受激拉曼散射效应新表征的同时,从高功率光纤激光系统整体优化角度出发,总结整理了相关抑制技术研究新进展,并展望未来可能的研究方向。

     

超长距离光纤随机激光多点传感系统的设计与实现

自光纤随机激光器概念提出以来,光纤随机激光已经在光纤激光、光纤传感等领域得到了广泛关注.将光纤随机激光与光纤光栅相结合,基于光纤光栅的光谱变化信息可以实现高性能点式传感系统,因此,此类系统的光谱特征决定了传感距离、精度和复用能力等关键参数.针对高阶随机激光多点传感系统中光谱特性仿真这一关键问题,对传统的高阶随机激光功率...     

光纤中受激拉曼散射连续谱研究

我们在实验中研究了自相位调制效应和受激四光子混频效应对受激拉曼散射光谱的影响。在较强的泵浦光和适当的入射条件下,得到九阶受激拉曼散射的级联 Stokes 连续平滑谱带,带宽3500cm~(-1),其强度可与530nm 泵浦光强相比拟。     

一种用弱信号光调制的宽带光纤拉曼相干光源

本文考察了光纤中外加可调谐信号光条件下的受激拉曼散射现象,提出一种新的宽带光纤拉曼相干光源的设想。这种光源是利用波长可调的弱信号光来调制固定波长的强泵浦光在光纤中产生的高阶受激拉曼散射,使得高阶受激拉曼散射Stokes峰值波长随弱信号光的波长改变而改变。从而获得一个输出均匀而频带又比信号光宽得多的高强度相干光。     

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的理论模型和数值分析

窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器在非线性频率变换、遥感探测和量子信息等领域有广泛的应用前景.综合考虑受激拉曼散射(stimulated Raman scattering,SRS)、受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering,SBS)、自相位调制(self-phase modulation)和交叉相位调制(cross-phase modulation)等非线性效应,建立了窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的非线性动力学模型.仿真分析了放大器中脉冲激光的时频演化特性,对比研究了抽运脉冲宽度、光纤长度和信号光功率等因素对放大器性能的影响.研究发现,上述因素会影响放大器的SRS阈值、SBS阈值、输出激光线宽、激光转换效率等.例如,当脉冲宽度为800 ns时,SBS随着抽运功率的增加而发生,限制了激光功率的提升;减短抽运脉宽可以抑制SBS,但是输出激光的线宽易于展宽到数百MHz以上;增加光纤长度可以获得更低的SRS阈值和更高的转换效率,但是SBS效应和光谱展宽程度也随之增强.系统搭建中需要平衡各非线性效应,选择合适的系统参数.研究内容可以为窄线宽纳秒脉冲光纤拉曼放大器的设计搭建提供参考.     

光纤中的拉曼效应

在液芯光纤内产生拉曼效应,可以增强自发拉曼、共振拉曼光谱强度10^3倍;降低受激拉曼光谱荫值功率为10^-1．光纤内拉曼效应在科学研究和教学方面都有广泛应用．     

单模光纤中受激拉曼散射的阈值特性研究

理论分析并仿真了单模光纤中前向和后向拉曼Stokes光功率随输入抽运光功率的变化规律,发现其具有明显的阈值特性。由此提出了一种新的单模光纤拉曼阈值的定义,将拉曼Stokes光功率随输入抽运光功率变化曲线的二阶微分的最大值对应的输入抽运光功率定义为单模光纤拉曼阈值,还给出了与之相应的单模光纤拉曼阈值的测量方法,通过对单模光纤拉曼阈值随单模光纤特征参数的变化规律进行仿真和拟合,分别获得了单模光纤中前向和后向拉曼阈值方程。搭建了实验平台,采用脉冲光抽运,对长度为24km的单模光纤中前向和后向受激拉曼散射的阈值特性进行了实验验证,结果表明,实验结果与理论分析和仿真结果相符合,验证了所提出的阈值定义和测量方法的有效性,实验中还发现,在不同的光纤特征参数下,单模光纤后向拉曼散射阈值比前向时平均提高了24.9%,与理论仿真结果的25.3%相符合,表明单模光纤中前向受激拉曼散射更容易产生。