高功率单模Er3+∶Yb3+共掺双包层光纤激光器

给出了单模输出的铒镱共掺双包层光纤激光器（EY-DCFL）的数值分析及最新实验结果.基于速率方程及功率传输方程，对单模EY-DCFL进行数值分析，从理论上对其性能进行优化.然后，在相同条件下进行了EY-DCFL的实验研究.描述了输出激光功率随入纤泵浦功率和光纤长度的变化以及输出激光波长随光纤长度的变化.在光纤长度为6.3 m时，获得了波长为1566 nm、最大功率为2.2 W 的单模激光输出，整体光－光转换效率22％，这是目前国内用该类光纤获得的最高单模输出功率.     

高功率单模Er~(3+)∶Yb~(3+)共掺双包层光纤激光器

给出了单模输出的铒镱共掺双包层光纤激光器(EYDCFL)的数值分析及最新实验结果.基于速率方程及功率传输方程,对单模EYDCFL进行数值分析,从理论上对其性能进行优化.然后,在相同条件下进行了EYDCFL的实验研究.描述了输出激光功率随入纤泵浦功率和光纤长度的变化以及输出激光波长随光纤长度的变化.在光纤长度为6.3m时,获得了波长为1566nm、最大功率为2.2W的单模激光输出,整体光-光转换效率22%,这是目前国内用该类光纤获得的最高单模输出功率.     

1×7锥形混合棒塑料光纤耦合器

利用光线追迹法进行数值仿真得到了锥形混合棒塑料光纤耦合器的分光比与其长度的关系.数值仿真表明:这种耦合器的分光比随锥形光波导长度增加,在0.143(即均分处)上下呈振荡型变化.选择一均分且分光比变化平缓的区域作为制作光波导的长度,通过拉伸粗的光波导棒成锥形且达到所需的长度,并采用精密的机械连接,制作出了1×7塑料光纤耦合器.测试数据表明:这种塑料光纤耦合器具有很高的均匀性.     

掺镱光纤放大器增益特性的理论分析

在引入光场与掺杂分布的重叠因子及忽略放大自发辐射(ASE)和光纤损耗的情况下,通过求解掺Yb3+光纤放大器(YDFA)的能级速率方程和光传输方程,得到了在稳态条件下YDFA的速率-传输方程组的解,推导出了泵浦阈值、放大器增益、最佳光纤长度的表达式.研究了泵浦光、信号光、掺杂浓度、最佳光纤长度、最佳光纤长度下增益之间的内在联系.最后对数值模拟结果进行了分析和讨论.     

基于高非线性微结构光纤环镜的脉冲压缩与基座抑制

提出了利用一种高非线性微结构光纤构成非线性光纤环镜（NOLM）进行脉冲压缩和基座抑制的方案.所提出的微结构光纤具有高非线性系数和大反常色散.理论研究了基于这种微结构光纤的NOLM对脉冲的压缩效应,并分析了压缩的机制.数值结果表明,这种NOLM采用较短的光纤长度就能有效地压缩脉冲并明显抑制了基座.对于给定的输入脉冲,存在一个最优的环路长度,可以获得高质量的压缩脉冲.通过适当选择耦合比和环路长度,则可以完全消除脉冲的基座.     

级联掺磷光纤喇曼激光器的解析优化

讨论了二级级联喇曼光纤激光器的解析解和优化设计.通过引入几何平均功率、增益因子和归一化光纤有效长度,将描述泵浦光和斯托克斯光沿喇曼增益光纤分布的微分方程组简化成代数方程组,在对泵浦光采用线性传播近似后,获得了二级级联喇曼激光器的解析解.所获得的解析解同数值模拟结果吻合得很好.利用该解析解可方便和快速地讨论级联喇曼激光器的优化设计,计算不同泵浦功率下的最佳光纤长度、输出光纤光栅反射率和转换效率.泵谱功率越大,最佳光纤长度越短,最佳输出光纤光栅反射率越小.     

三芯非线性光纤耦合器中的短脉冲光开关

利用变分法研究三芯非线性光纤耦合器中的短脉冲光开关,解析分析线性三耦合非线性Schr?dinger方程的结果与数值模拟符合得很好.并且得到在非线性光纤耦合器中孤子的耦合长度和开关阈值,与连续波情况和两芯光纤耦合器的结果不同. 关键词： 光纤耦合器 光开关 耦合长度 开关阈值     

自相似抛物脉冲光纤放大器中超短脉冲的演化特性

采用色散长度、非线性长度和增益系数作为自相似抛物脉冲光纤放大器的特征参量,用分步傅里叶方法数值模拟了输入超短脉冲在光纤放大器中的演化规律.研究了色散长度和非线性长度对脉冲自相似演化的影响,获得了放大器中脉冲实现自相似演化的条件.研究了增益系数对脉冲自相似演化的形成和放大传输的影响,发现增益系数可以影响脉冲的演化进程和结果.     

LD泵浦掺铥(Tm3+)光纤激光器的数值分析

首先从掺铥光纤激光器的速率方程和光传输方程出发,建立数学模型,通过Matlab软件进行数值计算,分析了泵浦光和激光沿光纤的分布以及各能级离子数的变化.在不同掺杂浓度下,研究了小信号增益与入纤泵浦功率的关系以及泵浦光和激光功率与增益介质长度的关系.在不同泵浦功率下,研究了输出功率与输出耦合镜反射率的关系.进一步对不同泵浦吸收系数,研究了斜率效率和泵浦阈值与光纤长度的关系.分析结果表明存在最佳光纤长度和最佳耦合输出透过率,使得激光输出功率达到最佳值.     

饱和长度对少模光纤光栅影响的数值仿真

对折射率剖面非均匀的少模光纤Bragg光栅(FM-FBG)的反射特性进行了数值仿真，研究了光纤侧面紫外曝光法制作的光纤光栅中饱和长度的影响.用试射法（shooting）数值求解了耦合模方程，得到FM-FBG的反射谱.仿真结果表明，在纤芯和包层边界的最大光致折射率变化量和纤芯吸收因子不变的情况下，随着纤芯折射率变化的饱和长度的增大，LP01和LP11模间的互耦合反射峰呈抛物线形变化,当饱和长度增大到一定值后，互耦合反射峰随饱和长度的增大而逐渐减小并最终消失;同阶LP模的自耦合反射峰随饱和长度的增大而增大.     

双芯高双折射光子晶体光纤耦合特性研究

设计了一种双芯高双折射光子晶体光纤,采用多极法（multipole method）和光纤的模式耦合理论研究了光纤的双折射、耦合长度以及色散特性.数值研究发现,对于空气孔节距 Λ=1.2　μm,空气孔直径d=1.0　μm的光纤,在1.55　μm处双折射度为1.24×10^-2;对应x偏振模的耦合长度为21.6　μm,对应y偏振模的耦合长度为24.3　μm. 这种具有高保偏度和极短耦合长度的双芯光子晶体光纤对于微型光子器件的研制具有重 关键词： 光子晶体光纤 双芯 双折射 耦合长度     

侧面抽运掺Yb3+双包层光纤激光器的理论研究

建立了侧面抽运掺Yb3+双包层光纤激光器的数值模型,推导出激光分布的近似解析式,并进行了数值模拟,得到了光纤内抽运光和激光功率的分布特性,以及激光输出功率随抽运光注入位置,光纤长度以及端镜反射率的变化关系.结果表明,抽运光注入位置对激光分布和激光输出功率有较大的影响.     

熔锥型光纤耦合器拉制过程的仿真和实验研究

基于熔锥型光纤耦合器在拉锥过程中光纤锥形的渐变特性和光纤之间熔融度的变化特点,构建了光纤耦合器在拉制过程中波导结构的变化模型.利用光束传播法对耦合器的拉制过程进行数值模拟,得到耦合器输出光功率随拉伸长度的变化规律以及耦合器的能量分布图.理论模拟和实验结果表明,光纤间熔融度与制作耦合器时的氢气流量及拉伸速度有关,氢气流量大,拉伸速度小,熔融度就大;光纤之间的耦合作用与拉伸长度及熔融度有关,拉伸长度增加或熔融度增大,都会使光纤间的耦合更加显著;拉伸长度不大时,锥形区的耦合可以忽略;随着拉伸长度的增加,光纤变细,耦合作用逐渐增强,锥形区的耦合现象越明显,同时光场也逐渐由纤芯向外发散,产生附加损耗.     

掺镱光纤激光器分段抽运方式下温度分布的理论分析

利用松弛迭代法数值求解分段抽运方式下光纤激光器的稳态速率方程组,提出了基于遗传算法对分段抽运的功率大小和光纤长度进行同时优化的方法从而实现了最佳温度分布,分析比较了双端抽运和多段抽运方式下的最佳光纤长度,最高工作温度和效率,研究表明,分段抽运方式较双端抽运方式,一方面最高工作温度大大降低并具有更为平坦的温度分布,另一方面由于最佳光纤长度的增加使得信号光衰减变大,从而导致效率略有下降.     

超连续谱光纤合束器的数值模拟

设计了一种用于超连续谱合束的光纤合束器,这种合束器通过将多路光子晶体光纤拉锥后对接到一路多模光纤制成。借助有限差分波束传输法对该合束器进行了数值模拟,结果表明拉锥过渡长度和拉锥比例对耦合损耗具有较大影响,当拉锥过渡长度小于拉锥衍射长度时合束器有较大传输损耗,而过渡长度足够大以及拉锥比例较小时,合束器具有较低的耦合损耗以及优良的宽光谱耦合特性。所得出的数值结果为光子晶体光纤拉锥和超连续谱光纤合束器研制提供了一定的参考依据。     

反向抽运光纤喇曼放大器增益特性分析

将打靶法和龙格库塔法两种数值计算方法相结合,对反向抽运光纤喇曼放大器中信号光和抽运光相互作用的耦合微分方程进行数值求解.在分别选取不同参量且取不同值的条件下,详细分析了光纤长度、初始信号光功率、初始抽运光功率、光纤有效面积、喇曼增益系数及光纤对信号光与抽运光的损耗等参量对增益的影响,最后提出了有效提高增益的方法.     

新型三段高性能的长波段掺铒光纤超荧光光源的研究

提出了一种第一段无泵浦、第二段前向泵浦和第三段后向泵浦的三段级联掺铒光纤超荧光光纤光源的新结构.数值分析了泵浦光波长、铒光纤长度以及泵浦比例对新结构性能的影响.结果表明可以找到一组适合制作成本低廉、输出功率高、谱平坦的长波段掺铒光纤超荧光光源.     

L波段掺铒光纤放大器的自发辐射谱与增益的研究

利用Giles模型对L波段掺铒光纤放大器小信号增益特性进行了数值模拟,模拟结果表明最佳铒纤长度并不是一定值,它随输入信号波长的不同而改变,较短的波长对应较短的光纤长度;在数值模拟、分析的基础上,分别采用7m和9m的L波段铒光纤构成长波段掺铒光纤放大器,通过实验测量,分析比较了它们的自发辐射谱以及增益和噪声指数,得到了光纤长度对L波段增益谱、噪声指数和自发辐射谱的影响规律;最后,辅以C波段掺铒光纤放大器加以分析,指出了适合于放大L波段信号的最佳自发辐射谱型。     

掺铒光纤激光器输出特性的研究

根据掺铒光纤激光器的速率方程,对线性腔连续掺铒光纤激光器的输出特性进行了详细的理论分析,得到了980 nm泵浦的掺铒光纤激光器在稳态条件下的解析表达式.利用数值模拟结果对光纤激光器的上下能级粒子数和泵浦功率沿光纤长度分布以及泵浦阈值、斜率效率等进行了分析和讨论,并进行了980 nm泵浦的掺铒光纤激光器的实验,实验证明:光纤激光器的阈值与理论计算基本一致.     

基于单模光纤的交叉相位调制型频率分辨光学开关超短脉冲测量

利用单模光纤中的光弹效应和交叉相位调制(XPM)效应,提出了一种频率分辨光学开关法测量超短脉冲的新方案.在本方案中,单模光纤的前一部分产生可变延迟,后一部分作为非线性介质产生非线性效应.该方案只需一根单模光纤,无须复杂的光路校准,结构简单,损耗低;光纤中的XPM效应易发生,无须相位匹配.对提出的方案进行了数值模拟,采用基于矩阵的主元素广义投影算法,恢复出待测脉冲的幅度和相位信息,并研究了光纤长度和待测超短脉冲的脉冲宽度对测量结果的影响.结果表明:测量准确度随着光纤长度的增加而提高,选取长度为2 km的光纤,就可以实现对超短脉冲的准确测量;本文方案适用于脉冲宽度不小于80 fs的超短光脉冲的测量.