掺E~(3+)石英光纤中频率上转换的实验研究

首次报道了实验研究连续1064nm激光泵浦的掺Er~(3+)石英光纤中频率上转换过程.测量了Er~(3+)/GeO_2/SiO_2和Er~(3+)/Al_2O_3/GeO_2/SiO_2两种光纤发射的可见荧光谱,并用Er~(3+)离子的双光子吸收和受激态吸收过程解释了频率上转换现象.     

掺Tm3+石英光纤中频率上转换产生可见光的实验研究

报道了实验研究连续锁模1053nmNd:YLF激光泵浦的掺Tm³⁺石英光纤中可见光区的频率上转换过程.测量了可见荧光光谱,并用Tm离子的分步三光子吸收过程解释了可见光频率上转换现象.     

单模光纤中的四波混频

四波混频(FWM)是石英光纤中的一种重要的非线性光波相互作用,在频分复用(FDM)和波分复用(WDM)光纤通信系统中,四波混频引起的信道间的串话和白噪音远远大于受激喇曼(SRS)串扰,并且四波混频(FWM)能够有效地产生新频率光波,因而受到极大关注;本文详细分析了在CW泵浦下单色光在石英单模光纤中的四波混频。推导出四波混频新光波的功率的解析式,其中考虑了泵浦波的自相位调制(SPM)和交叉相位调制(CPM)对四波混频光波功率的影响,并对其进行了数值模拟。     

单模光纤中超短脉冲的前向四波混频

给出了一组在单模光纤中超短脉冲前向四波混频的耦合波方程。利用这组方程所作的数值研究表明：在低转换和脉冲的走离远小于脉冲宽度的条件下,越短脉冲前向四波混凝的转换效率对相位失配的关系与连续波四波混频情况基本相同,不存在使增益为零的Δｋ（ｋ为不考虑非线性折射率时模的波数）的取值区间,蛤峰值条件应该是Δｋ＝０（ｋ为计及非线性折射率时模的波数）,而不是Δｋ＝０;窄脉冲的转换效率略低且峰值位置与Δｋ＝０稍有偏     

高功率掺镱光纤放大器中频率上转换发光现象的研究

建立了半导体抽运的高功率掺镱双包层光纤放大器实验系统,对放大器中的频率上转换发光现象进行了理论和实验研究,分析认为实验中由光纤侧面和两端观测到的绿色荧光是处于激发态的Yb2 相互作用,同时湮没而产生的合作荧光.分别对光纤放大器信号端和抽运端输出的荧光谱进行了测量.将实验谱线与理论计算得到的合作发光谱进行了对比分析.研究了信号光和放大自发辐射对上转换发光的影响,根据速率方程推导出荧光强度与抽运功率之问的理论关系表达式,同时通过实验获得了荧光强度与抽运功率的关系曲线.     

温度变化对单模石英光纤受激拉曼散射附加峰的影响

用10 m长单模石英光纤进行受激拉曼散射温度特性研究, 实验中发现在泵浦光和一级Stokes左右出现了附加峰(称为双峰), 其峰强度随温度的升高(80～295 K)呈现先增加后减弱现象。当温度达到295 K时, 一级Stokes双峰消失。由受激四光子混频理论计算可知,这种双峰现象是受激四光子混频的结果。同时对SRS一级Stokes所产生的受激四光子混频的Stokes频移随温度升高由706.9 cm-1增大到712.9 cm-1和其半宽度由1.75 nm增至2.18 nm的现象也进行了解释。     

单模石英光纤中连续波泵浦SRS谱的演化

利用连续波掺Yb双包层光纤激光器为泵浦源,对单模石英光纤中受激Raman散射谱的形成过程进行了实验研究结果表明,由自发Raman散射向受激Raman散射演化的过程中Stokes谱宽度不断变窄当Stokes波信号功率较强时,在Raman光谱内部会出现能量红移现象,使Stokes光谱峰值相对于泵浦波的频移量从440cm^-1转化到490cm^-1.     

一种适于高速,多路通信系统的小色散单模光纤

给出了色散系数分别为（±２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ的小色散单模光纤一种可能的折射率分布及主要的设计参数，并讨论了此光纤在系统中的应用。结果表明小色散单模光纤具有的适当色散，既可有效抑制四波混频，又不致造成严重的色散限制，故适于高速、多路光纤通信系统采用。在系统中同时使用色散补偿技术时，在相邻在线放大器间采用ＩＴＵ－ＴＧ．６５２常规单模光纤结合负小色散单模光纤的方案不仅可有效地抑制四波混频并减小光纤色散限制，使１０×１０Ｇｂ／ｓ、１０级掺铒光纤放大器系统占用带宽从１６．２ｎｍ压缩到９．４ｎｍ；甚至可能实现等间距信道传输，从而大大简化了此类系统的设计     

单模光纤中皮秒啁啾脉冲压缩

对单模光纤正群速色散区秒啁啾脉冲的非线性传进行了近似的解析分析和定量的数值计算。结果表明，负啁啾脉冲在传输过程中能得到有效压缩。压缩比与脉冲初始峰值功率和初始啁啾程度有关。初始峰值功率一定的脉冲，其压缩比随初始啁啾程度的增大面大，初始啁啾程度一定的脉冲，压缩比随初始峰值功率的增大而减小，表明自相位调制效应导致脉冲压缩效果变差。计算结果还表明，在脉冲时域宽度得到压缩的同时，光谱宽度也能得到同步压缩。     

单模光纤窄带波分复用器的研究

由组合波导理论出发，分析了超长耦合器合区光纤间的功率耦合特性以及器件的偏振特性，并提出了研制二段窄波分单模光纤波发复用器的新方法，在研制常规耦合器的工艺基础上，先后研制成功１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ单窗口窄带波分复用器及１３１０ｎｍ或１５５０ｎｍ双窗口等三种复用间隔约１４ｎｍ的窄带波分复用器，其波长隔离度大于２０ｄＢ，具有２～３ｎｍ的带宽，偏振灵敏度小于０．１ｄＢ，附加损耗小于０．５ｄＢ，这些参数     

单纵模固体激光器与单模保偏光纤之间的最佳耦合分析

分析了用于激光脉冲整形的激光器与单模保偏光纤之间的耦合问题。提出了获得最佳耦合效率的条件,为了提高耦保效率,其耦合系统的设计以及放置的位置要都受到激光器谐振腔和光纤参数的限制,并从实验上对所提出的耦合条件进行了验证。     

基于等效折射率方法的微结构光纤单模特性分析

等效折射率方法是在传统光纤理论的基础上发展而来的。阐述了等效折射率方法,利用矢量波动方程分析了微结构光纤包层空间填充基模的传播常数,以及有效折射率与波长的关系,并计算了纤芯缺陷分别为1孔、3孔、7孔时光纤的归一化频率。在传统光纤理论的基础上,通过对归一化频率的分析,讨论得出不同占空比时光纤的无尽单模区,以及单模区与多模区的特性变化,这为设计单模大模场微结构光纤提供了参考。对等效折射率方法做了进一步总结,分析了其应用优点和局限。     

单模,单频连续1.3188μmNd：YAG激光器

报道了单模、单频连续１．３１８８μｍＮｄ：ＹＡＧ激光器的研制，测量了激光输出的方向性，稳定性，激光光谱及输出功率，对实验结果进行了理论分析。     

大功率激光单模光纤远距离传输的注入光纤光功率限值分析

对于大功率激光单模光纤远距离传输, 采用传统的受激拉曼散射(SRS)阈值作为注入光纤激光功率值取值过大。本文对单模光纤远距离传输过程中泵浦光和拉曼斯托克斯光(Stokes)光功率随注入光纤激光功率的变化进行仿真与理论分析。根据光纤中SRS产生的机理, 提出以拉曼Stokes光在单模光纤中传输的光功率变化曲线曲率极大值点对应的注入激光功率为限值, 对注入单模光纤光功率限值随着光纤长度变化进行仿真, 通过曲线拟合得出注入单模光纤激光功率限值公式, 并搭建实验系统进行验证。结果表明, 提出的注入单模光纤激光功率限值适用于大功率激光远距离单模光纤传输。     

单模光纤中超快受激拉曼散射的反斯托克斯波

由光纤中光的基本传输方程出发 ,利用慢变振幅近似 ,给出了包含反斯托克斯波的光纤超快受激拉曼散射的耦合波方程。以此为基础讨论连续、超快受激拉曼散射中泵浦波、斯托克斯和反斯托克斯波的耦合 ,分析了单模光纤相位匹配和群速匹配对光纤超快受激拉曼散射反斯托克斯波产生的影响     

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。     

光器件用选择截止特种单模光纤的开发

对器件用特种单模光纤的弯曲损耗进行了理论分析,并采用Matlab对弯曲损耗进行了仿真数值分析,研究了单模光纤宏弯损耗和微弯损耗随光纤波导结构及波长的变化规律,并优化了光纤波导结构,开发出抗弯性能优良的单模光纤,同时具有较低的熔接损耗。