双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器动态特性研究

基于速率方程的离散算法,实现了对双包层Er3+/Yb3+光纤放大器动态特性的分析。研究了不同信号和泵浦功率下单信道的瞬态功率、脉冲序列输出功率与增益随时间的变化以及多信道异步转移模式下输出功率和增益随时间的变化。结果表明:对于单个脉冲,在相同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于输入脉冲的峰值功率;在不同的泵浦功率下,输出脉冲的峰值功率取决于泵浦功率。对于脉冲序列,在达到稳定的输出前,将经历一个输出功率和增益由高到低的变化过程。对于异步转移模式的多信道脉冲,脉冲重叠时的功率和增益变化要快于非重叠时功率和增益的变化。

掺Yb^(3+)光纤放大器的自发辐射噪声分析

为了研究掺 Yb^(3+)光纤放大器中自发辐射噪声分布情况,利用离散化的方法求解掺 Yb^(3+)光纤放大器的速率方程,理论研究了不同的抽运方式、端面反射率、抽运功率以及有无滤波等条件下,端面抽运掺 Yb^(3+)光纤放大器中自发辐射的功率放大特性。结果表明,不同边界条件下的自发辐射功率差异较大;通过减少光纤端面的菲涅耳反射和利用滤波技术等方法,可有效抑制光纤激光放大器中自发辐射噪声的功率放大。

级联双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器的增益瞬态

基于速率方程的离散算法,首次实现了对双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器级联链路增益瞬态的分析。研究了级联链路中功率漂移与撤除信道数及级联放大器数量的关系。

不同抽运方式下掺Yb^(3+)光纤放大器的增益和噪声特性

为了探讨不同抽运方式下掺Yb3+光纤放大器的增益和噪声特性,对910nm掺Yb3+光纤放大器进行数值模拟。结果表明,抽运方式对增益影响较小,但对噪声特性影响较大,光纤达最佳长度时,正向和双向抽运方式的掺Yb3+光纤放大器要优于反向抽运方式。这一结果对掺Yb3+光纤放大器的试验设计具有重要的作用。

双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器ASE的动态特性

基于速率方程的离散算法,对连续和脉冲泵浦下的双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器ASE动态特性进行了研究,对ASE随时间呈现不同变化的原因进行了分析。结果表明:连续光泵浦下,双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器ASE达到稳态的时间和输出功率的大小依赖于泵浦功率,ASE输出功率的增加与Er3+上能级粒子数的减少相对应;脉冲光泵浦下,光纤长度对正向ASE输出功率的饱和存在显著的影响,但不影响反向ASE输出功率的饱和。

超短脉冲掺Yb^3＋光纤放大器实验研究

通过采用不同类型和不同长度掺Yb3+光纤进行被动锁模光纤放大器的实验研究.获得了最大输出功率为140mW,单脉冲能量为5.5nJ的超短脉冲.实验分析表明:掺杂光纤绿色荧光的产生和自吸收是影响放大器光转换效率的主要原因.绿色荧光的产生为Yb3+离子间相互作用引起合作能量转移过程,这种能量转移过程将降低光纤放大器的量子效率.

高功率双包层Er^(3+)/Yb^(3+)共掺光纤放大器的动态响应(英文)

基于速率方程的离散算法,分析了双包层Er3+/Yb3+共掺光纤放大器的动态响应,显示了输出功率和增益的动态特征。当单个脉冲注入放大器时,输出脉冲的峰值功率不仅依赖于输入脉冲的峰值功率,而且依赖于泵浦功率;当脉冲序列注入时,输出脉冲的功率和增益最终将收敛于它们的稳态值。在双信道情况下,输入脉冲重叠时的输出功率和增益变得更陡峭。在连续波泵浦下,反向自发辐射输出功率(ASE-)首先快速地增加到峰值功率,然后单调下降到稳态值;在脉冲波泵浦下,反向自发辐射输出功率(ASE+)与光纤长度成反比,而ASE-与光纤长度成正比。

高功率掺Yb^(3+)大模场光纤放大器实验研究

为了研究高功率光纤放大器的工作特性,采用两级光纤放大器对整形脉冲进行放大,得到放大后的脉冲能量为10μJ、峰值功率为2.4kW。发现当抽运功率高于1.4W 时,输出功率变得很不稳定,甚至出现了能量很高的巨脉冲。模拟了掺 Yh^(3+)大模场光纤放大器,模拟结果与实验结果吻合较好。结果表明,信号光峰值功率放大到几千瓦时尚未饱和,光纤内仍有很多剩余储能,重新对放大器的设计进行优化,可以获得更高的能量。

掺Yb^(3+)光纤放大器的速率-传输方程分析

文中分析了描述掺Yb3+光纤放大器(YDFA)的能级速率方程和光传输方程,得到了掺Yb3+光纤放大器的速率-传输方程组在稳态条件下的解析解,在此基础上得到了泵浦阈值和小信号下最佳光纤长度的表达式,并利用数值模拟结果对放大器的增益特性、泵浦阈值、最佳光纤长度进行分析和讨论。

双包层Yb／Er共掺光纤放大器的数值模拟

为优化光纤放大器结构,对980 nm抽运的双包层Yb/Er共掺光纤放大器进行了数值模拟,分析了不同功率下信号光的增益,计算了稳态情况下光纤中的反转粒子数、抽运光功率、信号光功率沿光纤轴向的分布以及放大器的斜率效率。根据数值模拟的结果,采用10 m长的双包层Yb/Er共掺光纤建立了光纤放大器实验装置。最大光纤抽运功率为6 W,初始信号光功率为0.5 W时,获得了1.9 W的最大输出功率,斜率效率为23.4%。

基于MOPA结构的1120nm掺Yb光纤放大器

基于主振荡功率放大器,采用1120nm光纤激光器作为种子激光,将其注入20m大模场面积单模双包层掺Yb光纤放大器,并用976nm半导体激光器泵浦实现了1 120nm信号光输出.实验中将注入种子激光功率预设为10mW,当半导体激光器泵浦功率增大至1.5 W时,放大器系统开始输出1 120nm信号光.当泵浦功率低于3.4W时,信号光功率随泵浦功率缓慢增长,系统斜率效率较低;而当泵浦功率高于3.4W时,信号光功率随泵浦功率线性增长,斜率效率明显增大,达到48.5%.限于最大注入泵浦功率为6.8W,放大器输出最高1 120nm信号光功率为1.97W,总的光-光转化效率为29%.输出信号光中心波长为1 120.89nm,线宽为0.02nm,极好地保持了种子激光的特性.结合实验情况,利用双包层光纤放大器的稳态理论模型,采用有限差分方法模拟了放大器输出信号光功率随泵浦光功率的变化曲线,结果显示理论模拟所得变化趋势与实验结果吻合良好,系统将在泵浦功率达到200W左右时达到饱和状态,说明目前光纤放大器系统具有很大的功率提升空间.

Er^(3+)/Tm^(3+)共掺光纤放大器的模型和增益特性

基于Er/Tm共掺石英光纤的能级跃迁及能量转移特性,建立了Er3+/Tm3+共掺石英光纤放大器的理论模型。采用离散算法,计算了自发辐射输出功率谱和放大器的信号增益。结果表明,依据模型计算的正向自发辐射输出功率谱与实验结果基本一致;输出信号的3dB增益带宽随不同的光纤长度和泵浦功率而变化;当输入的泵浦功率为0.2W,信号功率为1μW时,Er3+/Tm3+共掺石英光纤放大器的3dB带宽可达到110nm。

超宽带Er^(3+)-Tm^(3+)共掺石英光纤放大器串联特性分析

在不影响Er3+-Tm3+共掺石英光纤超宽带放大特性的前提下,提出了利用串联的方式提高系统功率增益的方法,并模拟仿真了两级串联此种石英光纤的工作特性。仿真结果表明:两级串联的Er3+-Tm3+共掺石英光纤的功率增益可达20 dB,基本上解决了其宽带放大但只具有低功率增益的特性。通过与现阶段其它宽带光放大器比较,可以看出采用此种方式的Er3+-Tm3+共掺石英光纤放大器无论在系统复杂度还是在成本方面都具有明显优势。

掺Er^(3+)钨碲玻璃光纤放大器的特性研究

以WO3、TeO2、ZnO和Na2O为基质制备了掺Er3+钨碲(EDWTZn)玻璃.差热分析表明EDWTZn玻璃的转变温度达到427℃,比常规碲酸盐玻璃具有更高的热稳定性.McCumber原理研究的结果显示,EDWTZn玻璃在1530nm处的峰值受激发射截面和荧光发射半高宽分别为9.52×10-21cm2和86nm.数值模拟结果表明,EDWTZn光纤放大器利用较短的激活长度就可获得足够的信号光放大,在1530nm波长附近能提供极宽的平坦增益带,当输入信号光功率为0dBm时,在大约70nm带宽范围内的平均信号增益大于20dB,不平坦度小于5dB.

高功率掺Tm^3+光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究

基于主振荡功率放大器结构的高功率掺Tm^3+光纤激光器是2μm波段高功率光纤激光器的主要实现形式,掺Tm^3+光纤放大器(Thulium-doped fiber amplifier,TDFA)热效应管理的研究对于其输出激光功率的不断提升具有重要意义。本文主要对TDFA热效应管理的泵浦方式优化方面进行理论研究,利用龙格库塔法以及牛顿迭代法求解不同泵浦方式下TDFA的稳态速率方程,并根据热传导方程,模拟掺Tm^3+光纤(Thulium-doped fiber,TDF)温度沿径向和轴向的分布。结合遗传算法理论,研究了分段泵浦方式,经过参数优化,在功率为5 W的2020 nm输入信号光、总功率为1000 W的793 nm激光泵浦、TDF吸收系数为3.1 dB/m条件下,将总长度为11 m的TDF分为2.4,2,2,2,2.6 m的5段进行泵浦,得到放大信号激光输出功率为284.5 W、斜率效率为28.45%、光纤外包层边界最高温度为86.28℃且温度总体分布均匀。与传统前向泵浦、双端泵浦方式下的TDFA相比,其热效应有明显改善。

脉冲工作模式下掺Yb光纤放大器的增益特性研究

对脉冲工作方式下的掺Yb光纤放大器的增益特性进行了理论研究，从放大器的速率和传输方程出发，在小信号情况下得到了放大器增益的解析解，并讨论了在977nm泵浦光作用下，放大器长度和泵浦光强对放大器增益的影响。数值计算结果表明，增大泵浦光强度可以提高增益，在泵浦光强足够的情况下，还可以通过增加光纤长度来提高增益。

双包层铒镱共掺光纤放大器功率漂移及控制

基于速率方程的离散算法,分析了双包层Er3+/Yb3+光纤放大器增益动态的特性。研究了功率漂移与撤除信道数的关系及不同控制方式的控制效果。结果表明:信道撤除数量越多,放大器达到稳态的时间越长,功率漂移越大;泵浦控制方式下,泵浦功率的调整随撤除信道数的增加而增大,且抑制功率漂移的时间也随之增长;反馈控制方式下,功率漂移首先呈现振荡结构,抑制功率漂移的时间较短。

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.

掺Yb双包层脉冲光纤放大器的研究

本文从理论上对掺Yb双包层光纤放大器进行了分析,数值计算了稳态时上能级粒子数和放大自发辐射的分布,能量饱和时间以及单个脉冲经过放大后的波形。实验中采用脉冲泵浦方式对低重频方波信号进行放大,得到了较为理想的输出。

57nm的低噪声宽带掺铒光纤放大器

采用双级级联单程放大实现高增益、低噪声的C波段掺铒光纤放大器(EDFA);采用双级级联双程放大实现高增益、超平坦的L波段EDFA。在此基础上,采用并联结构实现了30dB以上的高增益、3dB带宽为57nm的低噪声宽带EDFA。