LD抽运Nd∶YVO4自喇曼倍频黄光激光器

报道了LD抽运的自喇曼c切Nd∶YVO4调Q腔内倍频黄光激光器.Nd∶YVO4晶体同时作为激光介质和喇曼晶体，通过声光调Q技术，产生了1 178.7 nm的喇曼激光，经过KTP腔内倍频，输出589.4 nm黄光.测量了平均输出功率随抽运功率和脉冲重复率的变化.典型的1 066.7 nm基频光、1 178.7 nm喇曼光和589.4 nm倍频光的脉冲宽度分别为24.9 ns、11.2 ns和6.8 ns.在脉冲重复率为15 kHz，抽运功率为7.56W时，产生了平均功率为151 mW的589.4 nm光的输出.     

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.     

被动调Q自拉曼Nd:GdVO4激光器

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd:GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究.实验中采用Nd:GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4 :YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4 :YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能.测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系.当Cr4 :YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%.通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼Nd:GdYO4激光器.获得的理论结果与实验结果大致相符.     

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。     

三倍频Nd:YAG激光抽运氧气中的受激拉曼和布里渊散射

报道了三倍频脉冲Nd：YAG激光（355nm）在两种不同带宽模式下抽运氧气中受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）的实验研究。在宽带（约1cm^-1）抽运模式下,只测到了前向受激拉曼散射,而没有观察到后向散射,其一级和二级斯托克斯最大能量转换效率可达22％和8％。在窄带（约0．003cm^-1）模式下,前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射都测量到了,但大部分抽运能量都转换到受激布里渊散射,其转换效率可达67％。测量了两种带宽模式下各散射组分在它们最佳转换时的波形;窄带情况下后向受激拉曼散射和受激布里渊散射的脉宽分别可压窄至1．5ns和2．3ns,不到抽运脉宽的三分之一,使得受激布里渊散射峰值功率可大大高于抽运功率。对氧气中前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射之间的竞争进行了讨论。     

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。     

被动调Q自拉曼Nd∶GdVO4激光器

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究。实验中采用Nd∶GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4 ∶YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4 ∶YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4 ∶YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%。通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼Nd∶GdVO4激光器。获得的理论结果与实验结果大致相符。     

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.     

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。     

Nd:YVO4自受激拉曼激光器调Q锁模特性

利用Nd:YVO4激光晶体的自受激拉曼效应,结合Cr:YAG被动锁模技术和倍频技术,实现了结构紧凑的1176 nm和588 nm黄光锁模激光输出。激光器为LD端面泵浦,三镜折叠腔结构,并且采用了透过率为10%的输出镜。Nd:YVO4晶体长度为10 mm,Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%,Cr:YAG晶体的初始透过率为67%。10 W激光泵浦时,1176 nm激光平均输出功率为123 mW,调Q包络宽度为6 ns,调Q包络内的锁模脉冲重复频率高达1 GHz。588.2 nm 黄光的平均输出功率为8 mW。     

Theoretical Analysis of Rayleigh Backscattering Noise in Fiber Raman Amplifiers

In this paper, a new theoretical model for Rayleigh backscattering （RB） analysis of fiber Raman amplifiers is proposed. The model includes all the interactions among the pumps, signals, and all orders of RB. The results show that the higher order RB has a negligible influence on the performance of the amplifier. The co-propagating and counterpropagating RB power of the signal grow quadratically with the net-gain of the amplifier. The signal to double Rayleigh backscattering noise ratio （OSNRDRB ） of backward-pumped FRAs is better than that of the forward-pumped ones at high net-gain level （〉 13 dB）, while at low net-gain level the OSNRDRB of the forward-pumped FRAs is slightly better than that of the backward-pumped ones.     

Theoretical Analysis of Rayleigh Backscattering Noise in Fiber Raman Amplifiers

In this paper, a new theoretical model for Rayleigh backscattering (RB) analysis of fiber Raman amplifiers is proposed. The model includes all the interactions among the pumps, signals, and all orders of RB. The results show that the higher order RB has a negligible influence on the performance of the amplifier. The co-propagating and counterpropagating RB power of the signal grow quadratically with the net-gain of the amplifier. The signal to double Rayleigh backscattering noise ratio (OSNRDRB ) of backward-pumped FRAs is better than that of the forward-pumped ones at high net-gain level (＞ 13 dB), while at low net-gain level the OSNRDrb of the forward-pumped FRAs is slightly better than that of the backward-pumped ones.     

Numerical Routines for the Optimization of Pump Power and Wavelength in Distributed Raman Amplifiers

We present optimization routines developed to define rapidly and precisely the best pump wavelengths and powers for distributed Raman amplifier design. We confirm the validity of our method through simulations by solving the full propagation equations, which govern the amplifier behavior. The sensitivity of the results obtained on the target bandwidth and on the correct selection of the pump wavelengths is studied. Finally, we compare the efficiency of the presented method in relation to previously presented algorithms.     

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。     

三倍频Nd∶YAG激光抽运氧气中的受激拉曼和布里渊散射

报道了三倍频脉冲Nd∶YAG激光(355 nm)在两种不同带宽模式下抽运氧气中受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)的实验研究。在宽带(约1 cm-1)抽运模式下,只测到了前向受激拉曼散射,而没有观察到后向散射,其一级和二级斯托克斯最大能量转换效率可达22%和8%。在窄带(约0.003 cm-1)模式下,前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射都测量到了,但大部分抽运能量都转换到受激布里渊散射,其转换效率可达67%。测量了两种带宽模式下各散射组分在它们最佳转换时的波形;窄带情况下后向受激拉曼散射和受激布里渊散射的脉宽分别可压窄至1.5 ns和2.3 ns,不到抽运脉宽的三分之一,使得受激布里渊散射峰值功率可大大高于抽运功率。对氧气中前向、后向受激拉曼散射和受激布里渊散射之间的竞争进行了讨论。     

连续级联喇曼光纤激光器耦合波方程的修正

从最基本的耦合波方程出发,考虑光波正反向传输的情况下,推导出了一个全面的、准确的关于连续级联喇曼光纤激光器的理论模型,描述了各级Stokes光波功率沿光纤长度的变化.指出了相关一些文献中存在的不足,并且给出了多级斯托克斯光波相互作用的有效作用面积的表达式.此模型有助于喇曼光纤激光器的设计.     

分布式拉曼光纤放大器动态增益控制研究

介绍了动态增益控制的必要性，对动态拉曼传输方程进行了简化，并将其以矩阵形式表示，从而减少了方程的数量，提高了计算速度。由拉曼传输耦合方程推出一种适用于分布式拉曼放大器实时控制的自动控制算法。考虑工程需要，该算法忽略了噪声功率、泵浦间的受激拉曼效应，以及信号和泵浦间受激拉曼效应对泵浦功率的损耗。结果表明该算法能够达到快速抑制输入信号功率突变引起的输出功率／增益波动的目的。     

序列脉冲倍频YAG激光器泵浦的氧气受激拉曼散射研究

对序列脉冲倍频ＹＡＧ激光器泵浦的氧气受激拉曼散射进行了研究。对氧气的受激拉曼散射池的热传导过程进行了数值模拟计算，实验研究了序列脉冲倍频ＹＡＧ激光器泵浦情况下氧气受激拉曼散射的热效应问题。