线性与非线性传热过程的Curzon-Ahlborn热机在任意功率时的效率

热机性能的优化是热力学领域的一个重要问题,而工质与热源之间的传热过程是热机工作时产生不可逆的主要来源.本文在引入功率增益和效率增益两个重要参数的基础上,基于一个简化的Curzon-Ahlborn热机模型并利用合比分比原理,给出了线性与非线性传热过程的热机在任意功率输出时的效率表达式,结合数值计算详细讨论了热机在任意功率输出时的特性.研究表明,参数ξ作为功率增益δP的函数存在两个分支:在第一分支上(不利情形),效率呈现出单调变化特征;在第二分支上(有利情形),效率随着的δP变化是非单调的且有最大值.随着传热指数的增加,热机的工作区域减小,这源于非线性传热过程包含热辐射所致.进一步发现功率-效率关系曲线存在权衡工作点,热机在该点附近工作能够实现最有效的热功转换.研究结果有助于深入理解具有不同传热过程热机的优化执行.     

量子阱单激子光增益实现超低阈值连续波激光

胶质纳米晶光增益材料对于开发新一代的高效激光器前景巨大.采用外延生长法制备原子尺寸厚度的Ⅱ型CdSe/CdTe复合纳米片,研究该异质结构的光学性质及其对应的电荷动力学过程,以此探讨其光增益性能及激光应用潜能.光谱结果表明,Ⅱ型纳米片有效的电子与空穴分离结构使其表现出较大的斯托克斯位移（△_S=100 meV）和较强的激子-激子库伦排斥力（△_XX=50 meV）.△_S和△_XX的协同效应使"激子-双激子"吸收能相比单激子发射能提高了约150 meV,打破了一般纳米晶结构中两者的简并关系,这将有效抑制光吸收损失并促进单激子光增益.单激子光增益机制下该纳米片较长的单激子寿命（τ_x=394 ns）使连续激光泵浦的理论功率阈值低至12 W/cm²,这为开发实用性更强的、超低阈值的连续波激光器提供可能.     

化学激光器1/4环柱型增益发生器

设计并搭建了化学激光器1/4环柱型增益发生器的实验系统。按设计流量进行了出光实验,功率计探测到的出光功率在60 W左右。测量了燃烧室温度及压力,与Alpha激光器HL911-3实验数据类似,燃烧室温度及压力曲线都存在一个爬升阶段。环柱型增益发生器沿角向扩张的特点使得光腔区压力很低,仅为0.5 kPa左右。为验证环柱状增益区的有效形成,对3对取光孔分别进行了出光实验,结果表明每对取光孔都有功率输出,证明设计的增益发生器运行正常。

     

抽运光与信号光的光强重叠因子和掺铒玻璃波导放大器的增益特性

在掺铒玻璃波导放大器（EDWA）的三能级速率-传输方程中,考虑两次离子交换工艺中波导掩模窗口宽度w不同所导致的抽运光、信号光模场与光强分布的不同,讨论不同w对EDWA增益特性的影响,得到光强分布的数值解.引入描述波导中抽运光和信号光的归一化光强重叠因子,对EDWA的传统近似解提出修正,得到了修正解,使其更加接近光强分布的数值解.模拟结果表明,在条波导长度为4 cm、抽运光波长为980 nm、功率为80 mW、信号光波长为1534 nm、功率为-10 dBm条件下,不同w所导致EDWA的增益差别可达297 dB.修正解的结果比传统近似解更加接近光强分布的数值解.修正解对于EDWA的理论研究、器件设计具有指导作用. 关键词： 集成光学 掺铒玻璃波导放大器 重叠积分因子 增益     

The amplified model of erbium-doped fiber amplifier (EDFA) with cross-phase modulation (XPM)

Based on the rate equations and the power propagation equations, the amplified model is obtained which considers the cross-phase modulation (XPM)-induced intensity fluctuation between pump power and signal power in erbium-doped fiber amplifier (EDFA). Simulation results show: a higher nonlinear coefficient and a stronger pump power cause a stronger XPM in EDFA. Before the optimal length of EDF, the intensity caused by XPM increases with the increasing length, but after the optimal length, the XPM presents saturation. A bigger nonlinear coefficient γ corresponds to a smaller optimal length and gain, and makes gain saturation more easy. XPM effect will decrease EDFA’s amplified efficiency.     

自发辐射诱导相干对开放的Ladder型系统无反转激光增益瞬态演化的影响

利用开放的Ladder型三能级原子系统密度矩阵运动方程的数值解,研究了在探测场和驱动场双共振条件下,自发辐射诱导相干（SGC） 对系统无反转激光（LWI）增益瞬态演化的影响以及注入速率比和退出速率对与SGC相关的增益的调制作用.研究结果表明：SGC强度的变化将使瞬态增益和最终的稳定增益发生显著的改变;存在非相干抽运时,LWI增益随注入速率比和退出速率的减小而增大,而不存在非相干抽运时的情况与此正好相反;通过选取适当的SGC强度、注入速率比和退出速率可得到最大的LWI增益的瞬态值和最终的稳定值. 关键词： 开放系统 自发辐射诱导相干 瞬态演化 无反转增益     

基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换啁啾特性的分析

对基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换后信号的啁啾特性进行了分析。研究了输入信号光和参考光和功率、波长、转换速率、信号光消光比以及半导体光放大器的偏置电流对转换后信号啁啾的影响。     

交叉增益调制型波长转换器噪声特性的研究

对基于半导体光放大器的交叉增益调制型波长转换器相向和同向两种工作方式进行了研究。实验上分别实现了两种工作方式在1550nm波段的波长转换,比较了相同外部条件下两种工作方式的噪声特性,在全面考虑放大自发辐射噪声及其消耗载流子,增益谱的色散性和有源区内部损耗等因素的基础上,运用放大器的分段模型,计算了不同条件下两种方式的输出噪声功率,结果表明：相向型工作方式受放大自发辐射噪声的影响要远大于同向工作方式,输出放大自发辐射噪声功率的大小主要取决于载流子浓度的高低,而载流子空间分布的不均匀程度则决定两种工作方式输出噪声功率的差值大小。     

利用特征向量法分析有源失调腔的2维模场

 利用一种用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法计算有源腔的2维失调,通过对谐振腔几何关系的求解,以及对增益进行薄层模型处理,最后利用特征向量法计算有源腔失调后的模式分布,发现失调造成了模式强度分布不均匀,并带来模式阶数的改变。计算了相应的光束质量因子,结果表明:在一定失调范围内,失调可能会带入新的模式竞争;谐振腔在一定范围的失调情况下,各阶模式的光束质量可能变好,也有可能变差,随着模式阶数的增加光束质量整体趋势是越来越差;原来简并的模式可能不再简并。该方法可以为计算失调后谐振腔的模场带来方便。     

10-GHz Optical Comb in L-Band Region With Brillouin/Erbium-Doped Fibre Laser

A multiwavelength Brillouin/erbium fibre laser (BEFL) which operates in the long wavelength (L-band) region is demonstrated for potential applications in an L-band wavelength division multiplexing (WDM) communication system. The laser configuration consists of a long erbium-doped fibre to enable L-band amplification where two 3-dB couplers take a portion of the generated BEFL signal and re-inject it into the single mode fibre to seed a cascaded BEFL line in the same direction as the first BEFL line. A stable and strong laser comb of up to five lines with 10-GHz spacing has been obtained with a Brillouin pump (BP) of 9.2 mW and a 980 nm pump of 92 mW. The BEFL has shown a broad tuning range with a tuning characteristic for line #1 which is flat over a range greater than 9.9 nm.