环形掺Er3+光纤激光器输出特性分析与实验研究

理论分析了掺Er^3＋光纤环形腔激光器的输出特性,获得了稳态条件下激光器输出功率、阔值泵浦功率和斜率效率的解析表达式．分析了泵浦光波长、泵浦功率、Er^3＋光纤掺杂浓度、输出端耦合器分光比等的影响,推导了在特定输出波长处获得最大输出功率所需最佳掺Er^3＋光纤长度的解析表达式。进行了LD泵浦掺Er^3＋光纤环形腔激光器的实验工作,获得了斜率效率10％以上的激光输出。     

1kW单端抽运、高光束质量、高稳定性全光纤激光振荡器

与光纤放大器相比,光纤激光振荡器具有结构紧凑、稳定性好、模式不稳定性阈值高、光束质量优良等优点。对单端抽运的1kW级全光纤激光振荡器进行了详细的理论和实验研究。建立了考虑光纤弯曲、模式耦合、抽运波长变化、包层光滤除的速率方程模型;利用国产合束器,搭建了单端抽运全光纤振荡器,在抽运功率为1.5kW时,获得1.04kW功率输出,光光效率为69%。对不同输出功率的光束质量进行测量,光束质量M2均小于1.25。激光器稳定工作1h,功率起伏小于1%。     

LD端面抽运Yb3+∶YAG激光器输出功率的理论分析

从准三能级速率方程出发, 模拟分析了940 nm LD端面抽运Yb3+∶YAG输出1030 nm激光的性能。着重考虑了抽运光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗。结果表明, 由于输出波长在1030 nm附近的Yb3+∶YAG晶体存在严重的自吸收损耗, 入射功率必须足够强才能有激光输出, 因此激光器的阈值较高; 同时, 自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关, 存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度, 使激光器的输出功率最大。抽运光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减小, 吸收系数下降, 激光器的输出功率较低。     

半导体环形腔激光器输出特性理论与实验

首先导出了光纤环形腔半导体激光器中光子数密度的解析表达式后,分别从理论和实验上研究了阈值电流、输出功率和光纤耦合比之间的依赖关系。结果表明,阈值电流与光纤耦合比的对数满足线性关系;同时,在特定的偏置电流下,存在一个最佳的光纤耦合比使输出功率为最大。这将对于环形腔半导体激光器的理论研究和优化器件结构有所裨益。     

光参量振荡器泵浦源的理论研究与优化设计

研究了作为光参量振荡器的泵浦源1064nm声光Q Nd:YAG激光器.从Nd:YAG激光特性出发,介绍了LD端面抽运Nd:YAG调Q固体激光器的特性,对谐振腔结构进行了等效、分析和数值计算,给出了稳腔条件和腔中振荡光斑随腔长的变化曲线.对调Q脉冲形成过程的速率方程进行了数值计算,得到脉冲形状,分析了泵浦光脉冲形状和脉宽对参量振荡信号光的影响.所得结果对产生高质量、宽调谐、高转换效率的光参量振荡器具有一定的指导意义.     

宽带YDFA的设计

介绍了掺镱光纤放大器的基本结构和基本原理及掺镱光纤的特性.由于激发态<'2>F<,5/2>和基态<'2>F<,7/2>的间隔比子能级的间隔大得多,且粒子数在各子能级达到热平衡分布的时间很短,所以用类似EDFA的二能级系统模型来研究YDFA,在二能级系统上建立掺镱光纤放大器模型,并在不考虑ASE的情况下进行了数值模拟,分析了不同泵浦功率下的最佳光纤长度和掺镱光纤放大器的增益谱特性.在此基础上重点介绍了掺镱光纤放大器的设计,并通过试验加以验证.     

饱和吸收体实现波长转换的理论模型分析

作为自动交换光网络中的核心器件,全光波长转换器在网络中发挥着重要作用。基于半导体激光器速率方程,提出了新的基于饱和吸收体实现全光波长转换器的理论模型;并针对该理论模型,采用小信号分析方法讨论了波长转换的频率调制响应特性;数值求解了不同偏置电流、码速、输入信号光功率对波长转换性能的影响,对于实现和优化基于饱和吸收体的全光波长转换器有理论指导作用。     

内腔倍频被动调Q Nd:YVO4/KTP绿光的脉宽控制

分别改变饱和吸收体在激光腔内的位置及抽运光的束腰在激光晶体中的位置，实现了对激光二极管（LD）抽运Nd：Nd：YVO4／KTP腔内倍频Cr^4＋：YAG被动调Q绿光的脉宽控制。在抽运功率1．52w的条件下，脉冲宽度可以控制在388～616ns之间，同时获得了激光脉冲的重复频率、单脉冲能量及峰值功率的变化范围分别为4．4～26．3kHz，0．52～4．19μJ和1．0～7．2w。考虑腔内光子数密度的高斯空间分布以及抽运光的空间分布，给出了描述调Q激光器工作原理的耦合速率方程组，其数值解与实验结果相符。     

量子级联激光器的一种新的等效电路模型

采用电路建模方法,通过分析量子级联激光器（QCL,quantum cascade laser）中电子在子能带间跃迁机理和量子阱间的输运特性得到其二层级电子速率方程和光子速率方程,以此建立QCL的等效电路模型。电路模型的建立使得对QCL特性可以用通用电路仿真工具进行模拟仿真,克服了数值分析方法计算复杂,模拟时间长的缺点。...     

带光隔离器的双包层EYDFA特性研究

基于速率方程和光传输方程,对带光隔离器的级联双包层铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)进行了研究.结果发现小信号条件下与单级结构相比,在三种泵浦方式中,前向泵浦级联结构的增益增加最多达到4.4dB,后向泵浦的增益最大,前向和双向泵浦的噪声系数接近理论极限3dB,前向泵浦的最佳光纤长度增大近1倍.