16.1 W输出1 064 nm连续单频光纤放大器的实验研究

以976 nm光纤输出半导体激光器为抽运源,采用掺镱双包层光纤,对单块非平面环形腔激光器(NPRO)产生的1 064 nm连续单频信号光进行放大. 当入纤抽运光功率49.6 W,信号光功率200 mW时,由10 m长的增益光纤获得了最高功率16.1 W的连续单频激光输出. 采用不同长度的增益光纤进行对比实验,分析了在一定的抽运光功率和信号光功率条件下,光纤长度对放大输出功率的影响. 研究了放大器的输出光谱特性,分析了信号光对光纤中放大自发辐射的抑制情况. 用F-P频谱分析仪对放大前后的频谱进行测量,证实放大器实现了单频放大.     

6.65 W输出二极管抽运双包层光纤单频放大器

研究光纤放大器的耦合效率以及影响输出功率的因素.抽运源为光纤输出976 nm的半导体激光器,增益光纤为长4.4 m的D型掺Yb3 双包层光纤,信号源为自行研制的单块非平面环形腔激光器.抽运光的耦合效率为80%,信号光的耦合效率为44%,入纤抽运光功率为24 W,信号光功率为200 mW时,得到了6.65 W的净输出功率,放大倍数达到33倍.分别对信号光及放大输出的频谱进行测量,结果为1 064 nm的单频放大.实验表明,信号光对放大增益的抽取非常重要,在此实验中信号光尚未饱和,放大功率仍有提高的余地.     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器的增益特性

基于速率方程和功率传输方程,分析了Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤放大器增益特性随光纤长度的变化及信号光、抽运光功率对放大器增益的影响,并进行了实验验证。结果表明:有源光纤长度对放大器增益有影响,大信号输入时放大器达到增益饱和对应的光纤长度更短;放大器增益随着信号光和抽运光功率不同而变化,要适当调整其大小以获得较高的放大增益。     

G652光纤喇曼增益谱的实验研究

在分析光纤喇曼放大原理的基础上,搭建14XXnm双波长泵浦光纤喇曼放大器试验系统,测量了目前光通信主干网络上广泛使用的G652光纤的喇曼增益谱,分析了其3dB带宽、增益谱波长范围、增益平坦度.结果表明,相对于EDFA,G652光纤的喇曼增益谱平坦度好,平坦增益范围大.当用峰值波长1440nm的泵浦激光器抽运时,其3dB谱宽为34nm,位于1520-1554nm,当用峰值波长1450nm的泵浦激光器抽运时,其3dB谱宽为43nm,位于1520-1563nm,当用峰值波长1440nm和1450nm的泵浦激光器双向抽运时,其3dB谱宽为40nm,位于1520-1560nm.在自建的光孤子通信系统上进行的应用表明,利用分布式喇曼光纤放大,可以明显改善光孤子的传输特性.     

同向泵浦喇曼光纤放大器的增益特性

为分析同向泵浦喇曼光纤放大器中各参量对增益的影响，根据同向耦合波方程导出了放大器输出端信号光的解析解，并给出了放大器增益的表达式。在参量取典型值的条件下，分析了光纤长度、初始信号光功率、初始泵浦光功率、光纤有效面积、拉曼增益系数等参量对放大器增益的影响，所得部分结果与文献的实验结果一致。根据各个参量对放大器增益的不同影响，可以优化放大器的增益特性，从而提高放大器的增益，进而提高其放大性能。     

全光纤掺Yb3+光纤光栅激光器及其输出特性

采用光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔, 利用中心波长为970 nm的半导体激光器（LD）作为抽运源. 对准圆形内包层的掺Yb³⁺双包层光纤进行泵浦, 其抽运功率为11.8 W, 实现了7.5 W的单模激光输出, 输出波长为1 080 nm, 斜效率63.5%.     

高稳定单频Brillouin光纤激光器的研究

单频布里渊（Brillouin）光纤激光器结构紧凑,性能稳定,并且对Brillouin泵浦光具有线宽窄化和噪声抑制作用.在光纤传感、高精度频谱分析和微波光子学等领域有着重要应用前景.本文利用可调谐半导体激光器（TLS）作为Brillouin泵浦光制备了单频Brillouin光纤激光器.实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到10.3m时,谐振腔的自由光谱范围变为20.1MHz与模光纤的Brillouin增益带宽相近,此时Brillouin激光表现为单纵模振荡.实验结果还表明该光纤激光器的功率转化斜率为43.6%,激光输出的强度涨落低于4%.单频Brillouin光纤激光器的信噪比与泵浦激光器的信噪比提高近10dB以上,并具有很好的噪声抑制作用,该激光器输出线宽小于5kHz.     

短波长输出的掺镱光纤及其激光器研究

基于激光小信号增益和速率方程理论,对影响短波长掺镱光纤激光器输出的因素进行了理论研究,发现只有当掺镱光纤粒子数反转率大于50%、芯包比大于0.086和0.54时才分别有利于1 018nm和980nm的激光输出.利用满足小信号抑制条件的掺镱光纤搭建短波长光纤激光器模型,分析表明1 018nm激光器增益光纤最佳长度为5.6m,合适输出镜反射率为10%~20%,980nm激光器增益光纤最佳长度为1.4m,合适的输出镜反射率为20%~30%,为实现高功率的短波长激光输出提供了重要理论依据.     

用于测距的掺镱脉冲光纤激光器的输出特性

研究了用于测距的被动调Q掺镱光纤脉冲激光器的输出特性,仿真对比了可饱和吸收体长度以及增益光纤长度对输出功率的影响.结果表明:在抽运源功率为5 W的条件下,输出脉冲宽度为0.8μs,脉冲峰值功率为26 W,平均功率为2 W,脉冲能量为20μJ.在物体反射率为10%,探测距离为200 m,以及大气透过率为100%的条件下,返回最小功率为3.9×10~(-7) W.     

掺铒光纤放大器的特性研究

从理论和实验两方面研究了掺铒光纤放大器的输出特性。在理论上用数值模拟的方法研究了泵浦功率、信号光强度、光纤长度等参数的变化对输出特性的影响。通过实验研究了泵浦光源的输出功率和驱动电流的关系、放大器的增益与泵浦功率和输入信号光功率的关系。研究表明实验结果和数值模拟结果相吻合,对掺铒光纤放大器的结构设计,以及改善掺铒光纤放大器的增益特性有一定的指导作用。     

新型全光纤结构高功率双包层光纤激光器

通过对高功率双包层光纤激光器工作原理及其输出特性的分析,利用半导体激光器光纤模块作为泵浦源,采用星型双包层掺镱光纤与光纤光栅连接制作出全光纤结构的光纤激光器,获得了6.02 W单模连续输出功率,中心波长1 100 nm,斜效率1.7 W/A。     

基于体布拉格光栅的高功率可调谐Er／Yb共掺光纤激光器

主要介绍基于体布拉格光栅（VBG）的宽调谐Er／Yb共掺光纤激光器．通过中心波长为976nm的半导体激光器（LD）包层泵浦Er／Yb共掺光纤,并利用VBG作为波长选择器件,在耦合进入光纤的泵浦光功率为51w的情况下,实现了13．1W的功率输出,激光中心波长为1570nm,相应的斜效率约26．6％．通过改变VBG的工作角度,实现了1532—1570nm连续可调谐激光输出,调谐范围达38nm,基本覆盖了整个光纤通信低损耗的c波段（1530—1565nm）,激光功率输出水平≥10．66w．     

基于全国产器件的大模面积掺镱双包层光纤放大器的实验研究

报道了一种后向泵浦的大模面积掺镱双包层光纤放大器,输出功率为1.12 W,放大后信号光的3 dB线宽为0.028 nm,并保持了输入信号光的优良光谱特性.首次从实验上深入研究了在该种放大器中,前向输出功率、后向输出功率随泵浦功率变化的规律,为更高效率和更高功率的双包层光纤放大器的研制提供了重要的实验数据.     

30W连续波掺Yb^3＋光纤激光器的研制

研制了一种连续输出掺Yb3＋双包层光纤激光器。采用7只8W半导体泵浦激光器（LD）,自行设计了串联式恒流源驱动电路,利用光纤合束器技术构成大功率泵浦光源。重点解决了双包层光纤的低损耗熔接问题,在20m吸收系数为0.8dB/m@915nm的掺Yb3＋光纤中获得了最高30.8W的输出功率,激光器斜率效率达76.8%,电光转换效率接近30%。     

Yb3+-doped large-mode-area photonic crystal fiber laser with 210 W continuous-wave output power

An Yb^3＋-doped double-clad large-mode-area photonic crystal fiber （LMA PCF） laser with up to 210 W of continuous-wave output power centered at 1.05 lira is demonstrated. The length of the fiber used is 2 m and the produced laser power per meter can attain 105 W. The PCF is pumped by two diode lasers with central wavelength of 976 nm. The slope efficiency is 76%, and the beam quality factor M^2 at x and y axes are measured to be 1.06 and 1.08, respectively. No thermo-optical problems and other roll-over even are observed at the highest output power.     

High pulse energy femtosecond large-mode-area photonic crystal fiber laser

A high pulse energy femtosecond fiber laser based on a large-mode-area photonic crystal fiber is demonstrated. A segment of Yb-doped single-polarization large-mode-area photonic crystal fiber with extremely low nonlinearity is explored as gain media of this fiber laser, resulting in intrinsically envi- ronmentally stability. The fiber laser is based on a linear cavity with dispersion compensation free con- figuration, and the stable mode-locking is obtained by a semiconductor saturable absorber mirror （SESAM）. The fiber laser directly generates 2.5 W of average power at a repetition rate of 51.4 MHz, corresponding to a single pulse energy of 50 nJ. The output pulse duration is 4.2 ps, which is dechirped to 410 fs after extracavity dispersion compensation. The nonlinear absorption of SESAM determines the pulse shaping at low output power, while the mode-locking mechanism is under the balance between spectrum broadening from self-phase-modulation and gain filtering at the high output power.     

一种基于光纤光栅的窄线宽激光器

利用光纤光栅作为选频装置研制了窄线宽的环形腔光纤激光器。结果表明,选频装置简单、性能稳定、激光器输出波长在1 550 nm附近,谱线线宽小于0.1 nm。