半导体激光器泵浦的掺铒光纤放大器

掺铒光纤放大器是一种激活光纤,与通信光纤有很好的相容性,插入损耗和接头反馈都很小,可避免接头反馈的干扰,还有高增益和低噪声等许多优点,工作波长(1.5μm)适中,因此,在远距离光纤通信等诸多方面有重要的用途。 我们利用GaAlAs单管高功率单模半导体激光器作泵浦源,以中国建材院石英所研制的低损耗掺铒石英单模光纤作放大介质,在今年四月初看到了掺铒石英光纤的放大现象,放大波长为1.55μm,增益5.6dB,泵浦波长为800nm。掺铒光纤纤芯直径为4.9μm,数值孔径0.22,长度11m。     

807nm半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器的进展

根据用Coherent 899-29钛宝石激光器在800nm泵浦带选择掺铒光纤放大器最佳泵浦波长和获得高达35dB增益的研究结果,最近我们利用Sharp LT 017 MD型单模半导体激光器(P=40mW,λ_D=807nm)整形、准直后作泵浦光源,以中国建材院石英所研制的低损耗掺铒石英单模光纤作放大介质。光纤芯径4.9μm,数值孔径0.22,长度5.8m。采用工作波长为1.536μm的分布反馈激光器作信号源,信号光和泵浦光通过光纤方向耦合器合波到掺铒光纤     

1．45μm及1．47μm半导体激光器泵浦的掺铒光纤放大器实验研究

利用１．４７μｍ及１．４５μｍ半导体激光器泵浦的掺铒光纤放大器进行了实验研究。结果表明，用１．４５μｍ半导体激光器泵浦掺铒光纤也能对信号光放大。用１．４５μｍ和１．４７μｍ半导体激光器双向泵浦掺铒光纤，获得了２７ｄＢ的增益。     

掺铒大模式面积单模光子晶体光纤放大器的数值分析

根据平面波展开法(PWEM)给出泵浦光和信号光本征模场分布,结合速率方程和功率传输方程设计一种大单模尺寸的实芯掺铒K9玻璃大模式面积单模光子晶体光纤,芯径为20 μm;分析其椭圆度容差为94.7%,最内层小孔最大允许偏移量为0.1 μm;分析了掺铒K9玻璃光子晶体光纤放大器的放大特性.进行数值计算后得到当铒离子浓度(Nt)为1×1026时,掺铒K9玻璃光纤放大器阈值为180 mW,最佳长度为0.26 m.     

单频光纤放大器中泵浦作用的相位噪声

研究了铒镱共掺单频光纤放大器中100 Hz～1 kHz频段内的相位噪声,并通过实验证明该尖峰噪声为泵浦电源产生的相位噪声。从铒镱共掺光纤放大器的功率传输方程出发、结合泵浦激光的热传递函数,数值分析了泵浦功率、泵浦波长、增益光纤长度对100 Hz～1 kHz频段内相位噪声的影响。通过二级光放大结构对输出激光的相位噪声进行测量,并将实验结果与数值仿真结果进行对比,证明了理论模型的可靠性。该研究优化了主谐振功率放大结构铒镱共掺单频光纤放大器的相位噪声特性、并为提高相干合成时的合束效率提供指导。以上所得结果普遍适用于主谐振功率放大结构的光纤放大器。     

激光二极管泵浦的掺铒光纤放大器研究

报道了半导体激光器泵浦的掺铒单模玻璃光纤放大器。放大器的增益为5.6dB,放大波长为1.55μm。讨论了提高增益的途径。     

基于无源腔多波长单模布里渊光纤激光器

为了实现一种单模多波长布里渊光纤激光器,采用了将掺铒光纤放大器放置于1个10m左右的无源光纤振荡腔外,各阶布里渊激光通过耦合器可反馈回送到掺铒光纤放大器中再次放大,作为下一阶布里渊激光的抽运光来产生多阶布里渊激光的方法,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,在现有掺铒光纤放大器输出功率的水平,在这种多波长单模布里渊光纤激光器中观察到了7个布里渊激光波长。预计其在光生微波、密集波分复用系统、光学惯性旋转传感和超高精度光谱分析等领域将会有着极其广泛的应用。     

掺铒光纤放大器的原理、特性及其应用

本文对泵浦掺铒光纤获得信号光增益的机理作了阐述，讨论了掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）的卓越放大特性及广泛的应用前景，并给出了一些产品的性能参数。     

多波长掺铒光纤激光放大器的放大特性研究

为了研究多波长掺铒光纤激光放大器的放大特性,在单频放大器的基础上,忽略放大自发辐射,推导了描述多波长掺铒双包层光纤放大器的稳态速率方程组,建立了多波长掺铒光纤放大器的理论模型。利用该模型对单波长放大、双波长放大、四波长放大的特性,进行了数值模拟和理论分析;以四波长的激光信号放大为例,对多波长掺铒光纤放大器的放大特性,均衡增益特性进行了研究。结果表明,在单波长注入情况下,光纤放大器的掺杂光纤存在最佳光纤长度为8m;与小信号放大不同,大功率掺铒光纤放大器在1530nm~1560nm之间增益谱趋于平坦;双波长放大输出功率差随着波长间隔的增加线性增大波长间隔为20nm时,通过调节输入信号功率比可以实现最大功率差6.855W的功率均衡补偿;四波长放大时,通过信号功率配比之后的四波长激光输出功率最大偏差为0.28W,在一定范围内实现了均衡增益。这一结果对于掺铒光纤激光的多波长激光输出以及在激光多普勒测风雷达中的应用具有一定帮助。     

激光差频技术实现高平均功率3.8 μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和"8字腔"锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。     

980nm波段钛宝石可调谐激光泵浦掺铒光纤放大器的净增益达49.6dB

采用的泵浦源是Coherent公司899-29型钛宝石可调谐激光器,在980nm波长处额定功率600mW,激光线宽小于6GHz;用于混合泵浦的1480nm半导体激光器,最大输出功率90mW。信号源为分布反馈半导体激光器,单纵模工作波长1536nm,额定功率3.5mW。所用的国产的掺铒光纤芯径3.27μm、数值孔径0.223、截止波长958.6nm;英制掺铒光纤芯径3.17μm,数值孔径0.22、截止波长910nm、掺铒浓度200ppm;980nm和1480nm混合泵浦用的掺铒光纤芯径4.9μm、数值孔径0.22、截止孔径0.22、截止波长1.4μm、掺铒浓度230ppm;英制铒/镱双掺杂的光纤、掺镱浓度13000ppm。信号光和泵浦光通过光纤波分复用器耦合进掺铒光纤,波分复用器对信号光的耦合率大于99％、对泵浦光直通率大于90％,以硅片上镀介质膜和小棱镜作滤波器和隔离器,用GDS50-15双光栅单色仪,Coherent 212型功率计和AV2491型光纤功率计作探测器。     

单波长掺铒光纤放大器的智能优化设计

提出了一种基于单波长的智能化掺铒光纤放大器结构方案,并进行了相关仿真研究.该掺铒光纤放大器通过控制若干个1×2光开关选择对于不同输入光信号功率所需要的最佳铒纤长度,结合泵浦功率的调节,可以得到最优的增益和输出光信号功率.仿真实验表明该放大器可以达到较好的性能,既可以作为功率放大,也可以用作前置放大和线路放大.     

基于可调谐光纤环形镜滤波器的多波长布里渊掺铒光纤激光器

通过使用非线性放大的光纤环形 镜滤波器(AFLMF),构造了一种新颖的多波长布里渊掺铒光纤激光器(E DFL)线形结构。非线性AFLMF由掺铒光纤放大器(EDFA,由980n m泵浦抽运 一段EDF构成)、偏振控制器(PC)和耦合器构成,减少了腔内基于波长的损耗,并且能够灵 活地控制反射 光以及激光腔内输入和输出光的强度。在布里渊泵浦功率为25mW、 980nm泵浦功率为200mW时,获得了波 长间隔为0.08nm的14个波长的激光输出以及50nm的可调谐范围。通过调节980nm抽运光功率、PC以及布里渊泵浦光波长,实现了可调谐的多波长输出。研究 了980nm抽运光功率以及PC对斯托克斯光波数的影响。     

掺Er~(3+)光纤放大器特性研究

本文综述我们用铁宝石可调谐激光,半导体激光,氩离子激光等不同波长光源泵浦掺Er~(3+)光纤放大器的输出特性,在比较不同光纤长度、不同信号波长(1.536μm,1.52μm)、不同温度(常温、液氮温度)等条件下,掺Er~(3+)光纤放大器的放大增益特性。给出掺Er~(3+)光纤放大器的理论模型,     

光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器

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。     

1.47μm LD泵浦掺铒光纤放大器的实验研究

本文报道了采用国产器件进行的1.47μm激光二极管(LD)泵浦的掺铒光纤放大器的实验结果。采用模场匹配技术使标准单模光纤(MFD=9.125μm)与掺铒光纤(MFD=3.88μm)之间的熔接损耗降至0.2dB。研究了放大器的增益特性,获得了24dB的小信号增益。     

1480nm泵浦的掺铒光纤放大器的小信号特性分析

本文对低泵浦功率下１４８０ｕｍ泵浦的掺铒光纤放大器的特性进行了数值分析，分别给出了正、反向泵浦下小信号（１μＷ）输入时掺铒光纤放大器的增益－泵浦功率和噪声指数－泵浦功率曲线，说明了低泵浦功率对掺铒光纤放大器特性的影响。     

高效率纤芯同带抽运铒镱共掺光纤放大器

搭建了输出1535nm激光的铒镱共掺光纤放大器,通过注入1064nm信号光以抑制Yb离子波段处的放大自发辐射光,放大后的1535nm最大功率为3.2W。然后利用1535nm激光进行了1570nm种子光纤芯同带抽运铒镱共掺光纤放大实验,研究了在不同功率的抽运光时放大器的输出功率和光谱。当种子光功率为80mW,铒镱共掺光纤长度为5m,1535nm抽运光为2.1W时,放大器最大输出功率为1.22W,斜率效率为58.4%。同时进行了常规的976nm包层抽运1570nm种子光的对比实验。基于同一种子光和相同长度的增益光纤,常规抽运方式的斜率效率为23.7%。实验结果证明了同带抽运方式具有更高的转换效率。     

铒镱共掺光纤制备及其激光性能研究

铒镱(Er~(3+)/Yb~(3+))共掺光纤是实现波长为1.5μm激光的重要增益介质之一。但是石英基Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤很容易产生波长为1μm的放大的自发辐射(ASE)光,不仅降低1.5μm激光的泵浦转换效率,而且是限制1.5μm激光功率提升的"瓶颈"。研究结果表明,提升纤芯磷的掺杂量,能够增大纤芯基质的最大声子能量,有利于抑制Yb~(3+)的ASE光和Er~(3+)→Yb~(3+)的反向能量传递,从而提高Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤的泵浦转换效率。通过改良的化学气相沉积制备工艺可以减少磷元素在高温条件下的挥发,从而成功制备出高掺磷的10/130μm双包层Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤。测试光纤后向的1μm ASE光谱随泵浦功率的变化,并且搭建两级激光测试平台,测得Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤激光的斜率效率为35.5%。     

正反向泵浦下掺铒光纤放大器的增益与自发辐射特性的研究

本文论述了掺铒光纤放大器在正向泵浦、反向泵浦时，它的增益与自发辐射特性的不同，通过对电子工业部第四十六研究所研制的掺铒光纤吸收谱的测量，计算了正向泵浦、反向泵浦时，泵浦光、某一波长的荧光功率、荧光总功率及信号光功率随光纤长度的变化，分析了正反向泵浦时，掺铒光纤放大器的荧光谱与增益谱，并讨论了双向泵浦情况下，放大器增益与光纤长度的关系。