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高功率光纤放大器中的受激布里渊散射

红外与激光工程 2011年第11期40卷 2124-2128页

作者：黄小东张小民王建军许党朋张锐林宏奂邓颖余晓秋潍坊学院物理与光电工程学院山东潍坊261061 中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 山东大学光学工程系山东济南251000

针对1～5ns短脉冲单纵模高功率放大器实验中观察到的受激布里渊现象，结合光纤放大器的速率方程以及受激布里渊散射瞬态特性的耦合振幅方程组进行了理论研究，采用时域有限差分的方法．对3ns、5ns两种脉冲进行模拟，讨论了短脉冲光纤放... 详细信息

针对1～5ns短脉冲单纵模高功率放大器实验中观察到的受激布里渊现象，结合光纤放大器的速率方程以及受激布里渊散射瞬态特性的耦合振幅方程组进行了理论研究，采用时域有限差分的方法．对3ns、5ns两种脉冲进行模拟，讨论了短脉冲光纤放大器中受激布里渊散射的特性，结果表明：短脉冲的受激布里渊散射阈值远高于准连续脉冲的阈值，是高功率光纤放大器输出的主要限制因素，且光纤放大器中受激布里渊散射要比普通传输光纤增长要快，其强度跟脉冲脉宽和泵浦功率相关，实验结果与模拟结果吻合较好。最后提出了几种抑制高功率光纤放大器中受激布里渊散射的方法。

关键词：受激布里渊散射高功率光纤放大器短脉冲

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高功率光纤放大器中光纤端面处理分析

量子电子学报 2008年第6期25卷 685-691页

作者：陈爽冯莹国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

光纤端面进行斜面抛光一直是高功率光纤放大器中抑制ASE和自激振荡的关键技术。根据放大器结构建立了光纤端面信号光注入、信号激光输出以及泵浦光耦合的物理模型,数值模拟了不同光纤斜端面角度下信号光、泵浦光的耦合效率,纤芯端面的... 详细信息

光纤端面进行斜面抛光一直是高功率光纤放大器中抑制ASE和自激振荡的关键技术。根据放大器结构建立了光纤端面信号光注入、信号激光输出以及泵浦光耦合的物理模型,数值模拟了不同光纤斜端面角度下信号光、泵浦光的耦合效率,纤芯端面的回波损耗。结果表明信号光注入端面斜面处理会导致耦合效率降低,输出端面斜角处理可有效减小端面反射率,而微小斜角对泵浦激光进入光纤内包层的耦合效率影响不大;根据不同的光纤参数选择合理的斜角处理可以有效提高放大器性能。

关键词：激光技术光纤斜端面数值模拟高功率光纤放大器耦合效率回波损耗

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光纤端面反射对高功率光纤放大器特性的影响

强激光与粒子束 2008年第12期20卷 1997-2000页

作者：陈爽王玲冯莹国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

从光纤端面研抛工艺的技术特点出发,计算了端面倾角和反射率的关系,估算了斜面研抛后端面反射率的大小。在掺Yb3+双包层光纤放大器理论模型的基础上,数值模拟了常规研抛角度误差造成的端面反射率对放大器输出特性的影响。计算结果表明:... 详细信息

从光纤端面研抛工艺的技术特点出发,计算了端面倾角和反射率的关系,估算了斜面研抛后端面反射率的大小。在掺Yb3+双包层光纤放大器理论模型的基础上,数值模拟了常规研抛角度误差造成的端面反射率对放大器输出特性的影响。计算结果表明:端面反射导致系统内出现严重放大的自发辐射和自激现象,减小光纤两个端面的反射率是最有效的抑制方法,同时,增大入射信号激光功率也可以抑制自激,提高输出信号光功率和信噪比。

关键词：激光技术光纤端面数值模拟高功率光纤放大器反射率信号光

基于有限元分析的高功率光纤放大器模式不稳定研究

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基于有限元分析的高功率光纤放大器模式不稳定研究

作者：梁慧生南京理工大学

学位级别：硕士

随着大模场双包层光纤以及高功率半导体激光技术的发展,光纤激光器单纤输出功率已经发展到万瓦水平,光纤激光器中的模式不稳定效应成为目前影响光纤激光器安全运行的主要因素之一。针对高功率光纤激光器的模式不稳定现象,本文对光纤放... 详细信息

随着大模场双包层光纤以及高功率半导体激光技术的发展,光纤激光器单纤输出功率已经发展到万瓦水平,光纤激光器中的模式不稳定效应成为目前影响光纤激光器安全运行的主要因素之一。针对高功率光纤激光器的模式不稳定现象,本文对光纤放大器有源光纤热效应、热致模式不稳定效应及拉曼致模式不稳定效应进行仿真及实验研究。建立了有源光纤热效应有限元模型,仿真研究了光纤放大器中泵浦波长对有源光纤热效应的影响。相比于9769)8)的泵浦波长,采用9739)8)波长泵浦的光纤放大器有源光纤吸收系数较低,光纤内泵浦光分布更为均匀,有效地降低了增益光纤的局部热负荷。建立了光纤放大器热致模式不稳定有限元模型,仿真研究了泵浦方式及种子功率对热致模式不稳定效应的影响。结果表明采用反向泵浦及提高种子功率可以抑制热致模式不稳定效应。提出了光纤放大器受激拉曼散射致模式不稳定有限元模型,首先基于稳态周期加热假设,根据经典热传导和激光速率方程理论,考虑光场受光纤中热致折射率变化、增益分布以及受激拉曼散射对高阶模比例的影响,建立了光纤激光放大器受激拉曼散射致模式不稳定的三维有限元模型。对增益光纤为25/4008)的正向泵浦激光放大器进行仿真研究,当高阶模的比例达到一定比例（约5%）时,模场发生畸变,信号光出现了百毫秒量级的模式耦合。搭建了千瓦级光纤放大器系统对有源光纤热效应、热致模式不稳定效应及拉曼致模式不稳定效应进行实验研究。首先实验验证了合适的泵浦波长及双向泵浦方式可以改善有源光纤热效应,实验验证了采用反向泵浦及提高种子功率可以抑制热致模式不稳定效应,分析了受激拉曼散射致模式不稳定效应的时域及频域特征,当拉曼光谱的强度比信号光光谱低24（9左右,出现了明显的模式不稳定现象,波动周期约为2008）左右,证明了本文所提出的受激拉曼散射致模式不稳定物理机制的解释。

关键词：高功率光纤放大器热光效应模式不稳定受激拉曼散射有限元

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1550nm高功率光纤放大器研究

1550nm高功率光纤放大器研究

作者：李楠长春理工大学

学位级别：硕士

传统的工作在1550nmm波段的掺铒光纤放大器输出功率的极限值在毫瓦级,不能满足输出信号功率达到瓦级以上的要求,例如在大气激光通信系统、星间光通信系统、光纤CATV系统等要求信号功率要大于1W。铒镱共掺光纤放大器的出现给1550nm波段... 详细信息

传统的工作在1550nmm波段的掺铒光纤放大器输出功率的极限值在毫瓦级,不能满足输出信号功率达到瓦级以上的要求,例如在大气激光通信系统、星间光通信系统、光纤CATV系统等要求信号功率要大于1W。铒镱共掺光纤放大器的出现给1550nm波段光纤放大器的高功率输出带来了曙光。本论文中我们主要研究了1550nm光纤放大器的功率提升问题,并分析了输出信号的光谱情况。我们设计了两级联混合结构的光纤放大器,即掺铒光纤放大器和铒镱共掺光纤放大器在系统中分别作为一级预放大器和二级主放大器。在实验中,通过优化铒镱共掺增益光纤的长度和增加泵浦功率的方法达到提升输出功率的目的。在信号光功率为10mW,一级掺铒光纤放大器的泵浦功率为318.58mmW,二级铒镱共掺光纤放大器的泵浦功率为11.47W、增益光纤长度为14m时,我们得到了2.11W的输出功率。

关键词：高功率光纤放大器级联放大掺铒光纤放大器铒镱共掺光纤放大器

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一种新型高功率光纤放大器

吉林电力 2002年第1期30卷 39-41页

作者：陈晓娟隋吉生东北电力学院吉林吉林132012 吉林供电公司吉林吉林132001

波分复用传输系统容量的扩大要求掺铒光纤放大器(ＥＤＦＡ)具有较高的输出光功率,然而较高的输出光功率会产生非线性效应,引起信号失真,优化高效ＥＤＦＡ参数的同时也增加了电路的非线性。针对这一问题,提出了一种新型的高功率掺饵/镱... 详细信息

波分复用传输系统容量的扩大要求掺铒光纤放大器(ＥＤＦＡ)具有较高的输出光功率,然而较高的输出光功率会产生非线性效应,引起信号失真,优化高效ＥＤＦＡ参数的同时也增加了电路的非线性。针对这一问题,提出了一种新型的高功率掺饵/镱光纤放大器(ＥＹＤＦＡ),取得了较低的非线性与较高的输出功率。

关键词：高功率光纤放大器波分复用掺杂泵浦

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光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器

激光技术 2010年第6期34卷 757-760页

作者：李楠王蓟彭以新王国政张云琦刘亮长春理工大学理学院长春130022

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率,采用两级混合结构的方法,用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大,并提高放大器的信噪比;双包... 详细信息

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率,采用两级混合结构的方法,用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大,并提高放大器的信噪比;双包层铒镱共掺光纤放大器为主放大器,其双包层结构可以把更多的多模抽运光耦合进系统。对铒镱共掺光纤的最佳长度做了理论分析和实验验证,在信号光功率为10mW、掺铒光纤放大器的抽运功率为318.58mW、双包层铒镱共掺光纤放大器的抽运功率为11.71W、增益光纤长度为14m时,输出功率取得了2.11W的实验数据。在分析输出信号光谱时发现,L波段附近有放大自发辐射谱出现,这是选择的增益光纤过长导致的。结果表明,在光功率和信号光功率一定时,光纤放大器有一个最佳的光纤长度。这一结果对研究光纤放大器的高功率输出是有帮助的。

关键词：光电子学高功率光纤放大器级联放大掺珥光纤放大器双包层铒镱共掺光纤放大器

Er～（3+）/Yb～（3+）高功率双包层光纤放大器的研究

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Er～（3+）/Yb～（3+）高功率双包层光纤放大器的研究

作者：汤卫国电子科技大学

学位级别：硕士

近年来光纤放大器向大功率、大增益带宽以及低噪声方向发展,以满足密集波分复用系统、光纤CATV 系统和空间光通信系统的应用。超大功率、超宽带和参数优化越来越成为光纤放大器追求的目标和国内外关注的焦点。本文根据双包层光纤的结构... 详细信息

近年来光纤放大器向大功率、大增益带宽以及低噪声方向发展,以满足密集波分复用系统、光纤CATV 系统和空间光通信系统的应用。超大功率、超宽带和参数优化越来越成为光纤放大器追求的目标和国内外关注的焦点。本文根据双包层光纤的结构特点,采用包层泵浦耦合技术,研制了1.55 μm的大功率光纤放大器。本文首先从理论上对Er/Yb共掺双包层光纤放大器进行了设计和优化。采用松弛迭代-RK 法求解放大器的速率与功率传输方程,数值分析了在975nm泵浦下,双包层光纤放大器的输出信号功率、增益和噪声特性,讨论了它们随激活光纤长度、输入泵浦功率以及输入信号光功率的关系。总结和分析了现有各种包层泵浦耦合技术的特点,提出在光纤内包层上刻蚀光栅的方法实现侧向包层耦合。运用波导光栅耦合理论,对设计的波导光栅的耦合效率进行了分析。为解决多数泵浦激光器的工作波长与增益介质光纤吸收截面峰值不一致的问题,采用温度调谐和控制注入电流的方式对泵浦源波长进行调谐和锁定,使其工作中心波长接近Yb吸收峰975nm 处。运用半导体制冷和脉宽调制技术对LD建立严格的温度控制系统,使泵浦源波长的长期稳定性控制在0.3nm 内。实验分别测量了放大器在单级和级联放大时的主要性能指标。在单级放大时,泵浦光波长975nm 功率为3W,对λ=1552nm的信号光:在Ps=-15dBm 时,该放大器的小信号增益在30dB 以上,噪声系数为5.2dB;在Ps=5dBm 时,大信号增益为18dB,噪声系数为8.4dB。在级联放大状态下,放大器的输出功率达826.7mW,放大器的光-光转换效率达20.6%,而且噪声系数小。完成光纤放大器的模块化设计,并对设计中存在的一些问题提出了改进意见。

关键词：高功率光纤放大器 Er3+/Yb3+双包层光纤包层泵浦耦合波导光栅波长调谐技术级联放大

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高功率自相似掺铒光纤放大器的研究

高功率自相似掺铒光纤放大器的研究

作者：董洪涛天津大学

学位级别：硕士

太赫兹辐射在很多领域有着广泛的应用前景。产生太赫兹的方法很多,但是大都需要高功率超短光脉冲作为激励源来激发太赫兹辐射。超短光脉冲激光器在该领域的应用前景进一步提升了它的地位和重要性。在产生超短光脉冲的众多方法中,光纤放... 详细信息

太赫兹辐射在很多领域有着广泛的应用前景。产生太赫兹的方法很多,但是大都需要高功率超短光脉冲作为激励源来激发太赫兹辐射。超短光脉冲激光器在该领域的应用前景进一步提升了它的地位和重要性。在产生超短光脉冲的众多方法中,光纤放大器以其结构简单、高效率、高稳定性、等优势受到特殊的青睐。由于自相似光纤放大器能够在放大的同时展宽频谱,有利于实现脉冲压缩,得到高功率的超短脉冲,近年来受到人们更多的关注。自相似放大系统最大的限制因素是有限增益带宽和受激喇曼散射(SRS)。本文就是针对这方面,完成了掺Er自相似放大系统限制因素的研究,并提出系统优化设计的方案。本文主要内容如下:1、综述了多种光纤放大系统的原理及发展现状,详细深入地比较了各种系统的特点,突出论述了自相似放大系统的优势。2、对泵浦方式的分析表明,适当搭配前后泵浦能量,能够在较大增益系数范围内实现均匀泵浦。3、研究了受激喇曼散射、有限增益带宽在自相似光纤放大系统中的产生的机理及影响。通过适当地简化分析和模拟计算,划出了放大系统的运转阈值来合理地规避这些不利因素。4、针对本实验室具有的掺Er光纤及种子脉冲源参数,通过匹配光纤的增益系数及光纤长度,对自相似放大系统进行了模拟设计。结果表明在运转阈值以内,系统输出的最大脉冲能量可以达到16.0nJ,并给出了得到最大能量时所用光纤增益系数和光纤长度。5、一方面研究了种子脉冲参数对自相似放大系统输出的影响,发现输出的自相似脉冲的最大能量与种子脉冲能量无关;另一方面,改变构成放大系统的光纤参数,研究光纤的非线性系数及色散系数对自相似放大系统输出的影响,发现非线性系数越小、色散系数越大越有利于获得高功率的自相似脉冲。

关键词：高功率光纤放大器自相似脉冲放大受激喇曼散射有限增益带宽种子脉冲光纤参数