不同抽运方式下掺Yb3+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。     

Er/Yb共掺光纤放大器前向放大自发辐射模型

提出了Er/Yb共掺的光纤放大器中,Yb离子仍然存在基态能级斯塔克(Stark)分裂的假设,考虑1060 nm波段辐射,利用速率方程和传输方程,结合Er/Yb共掺双包层光纤的吸收和发射系数谱,采用4阶龙格-库塔(Runge- Kutta)算法,建立了模拟Er/Yb共掺双包层光纤放大器放大自发辐射(ASE)光谱的理论模型。通过改变抽运功率和信号功率,对其前向放大自发辐射光谱特性进行了全面的分析。大信号入射时,改变抽运功率,只改变输出功率大小。输出光谱形状不变,而当信号功率足够小时,前向放大自发辐射光谱在1535 nm和1543 nm处会出现2个局部峰值,理论模拟与实验数据相符。     

有限元法模拟掺镱光纤放大器的脉冲放大特性

为了简单、快捷地模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性,采用有限元软件FEMLAB模拟掺Yb3+双包层光纤放大器的脉冲放大特性。用与快速傅里叶法模拟Yb3+光纤放大器脉冲放大特性相同的参量计算了在915nm前向抽运下,光纤放大器中的上能级粒子数,抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性,得到的与快速傅里叶法模拟的一致的粒子分布图等特征图,而且比快速傅里叶法得到更多和更准确的结果。结果表明,应用FEMLAB只需根据掺Yb3+光纤放大器的方程组,可以方便、快捷地确定参数进行数值模拟,对掺镱光纤放大器的系统设计和参量优化具有很好的参考价值。     

低重复频率脉冲掺镱光纤放大器

为了研究低重复频率两级脉冲掺Yb3+光纤放大器,采用脉冲信号驱动的半导体激光器作为种子光源,产生重频100Hz、半峰全宽100ns、能量30nJ的矩形光脉冲。第1级放大采用单模掺Yb3+光纤放大器,双程放大方案有效地抑制了放大自发辐射,放大后的脉冲能量达到了8.2μJ。第2级放大采用纤芯直径15μm的双包层掺Yb3+光纤放大器,大功率多模半导体激光器连续抽运。结果在抽运功率为7.3W时,放大输出脉冲能量达到了242μJ,放大输出半峰全宽压缩为29ns。输出的光束质量较好,为准单模输出。结果表明,该光纤放大器输出脉冲能量高,具有全光纤化、结构简单的特点。     

脉冲光纤放大器中放大自发辐射对光纤储能的影响

在高功率脉冲光纤放大器中,由于增益介质长,抽运功率高,脉冲间隔产生的放大自发辐射(ASE)严重限制了光纤储能能力和可提取能量的提高。针对低重复频率、强抽运的条件,以稳态速率方程为理论基础建立了脉冲放大器模型,利用理论模型对脉冲放大器性能进行了分析,着重讨论了不同的数值孔径、激光功率填充因子、端面反射率、纤芯直径、光纤长度、抽运功率等参数对放大自发辐射的影响。讨论了光纤的储能、增益和可提取能量等的变化规律,给出了掺镱光纤中最大可提取的单脉冲能量以及放大器增益。     

连续掺镱光纤放大器的提取效率

连续光纤激光器在加工及军事等领域都有重要应用。为了研究掺镱光纤放大器中影响提取效率的关键因素,在稳态激光速率方程基础上,考虑光纤放大器中自发辐射放大,建立了高功率光纤放大器的数值模型,并分析提取效率与光纤端面反射率,信号光功率以及抽运光功率之间的关系。采用反向抽运光纤放大器的实验方案,对有关提取效率的理论分析进行了初步验证。理论计算结果与实验验证结果的偏差小于10%。研究结果定性地描述了光纤端面反射率、信号光的功率和抽运光的功率对光纤放大器提取效率的影响。     

高功率窄线宽光纤放大器及放大线宽特性

研制了高功率窄线宽光纤放大器.该放大器采用双级放大结构,其中第一级预放为掺Er3+光纤放大器,第二级功率放大采用10 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质,抽运源采用两支波长为980 nm的大功率激光二极管.当抽运功率为10.7 W时,得到放大激光输出功率为1.94 W,光一光转换效率为17%,斜率效率20%.采用延迟自外差方法对种子激光器及各级放大器输出的激光线宽进行了测量,测量结果表明窄线宽激光谱线经过掺Er3+光纤与双包层光纤放大后均有不同程度的明显展宽.分析认为激光线宽展宽的主要原因是由于种子激光器中弛豫振荡或自脉冲的强度波动引起的自相位调制.     

全光纤高功率Er/Yb共掺双包层光纤放大器

结合Er/Yb共掺双包层光纤(EYDCF)和丰振荡功率放大(MOPA)技术,采用高功率多模抽运方式设计和实验研究了全光纤化两级放大器.分析了放大器的各种性能参数;1550 nm连续光放大得到最大斜率效率为29%,最大输出功率1.52 W,功率稳定度0.4%;2 kHz脉冲放大时得到最大输出功率1.1 W,功率稳定度0.45%,最大斜率效率25%.并从放大后光谱和时域波形分析了导致脉冲放大时斜率效率和功率转换效率较低的主要原因为Yb3+离子波段放大自发辐射(ASE)的出现和Er离子波段ASE的过多积累.在高功率放大时,增益随输入信号功率增大迅速下降;同时结合抽运光频谱随驱动电流变化分析了其对放大器性能的影响.     

掺铒光纤放大器光谱特性和噪声特性的研究

报道了利用 980nm波长的单抽运光源抽运掺铒光纤得到的放大自发辐射谱 (ASE谱 )特性 ,对在较小抽运功率条件下得到的掺铒光纤荧光谱特征图进行了探讨 ;在此基础上对采用两个980nmLD作抽运光源的掺铒光纤放大器 (EDFA)的噪声特性进行了实验研究 ,得到具有良好噪声特性的结果     

Er3+/Yb3+双掺光纤放大器理论模型

本文在分析一些文献的基础上,仿照掺Er3+光纤放大器的理论模型,尝试建立了一个Er3+/Yb3+双掺光纤放大器的理论模型。利用本模型,可以模拟双掺光纤中信号、泵浦及放大的自发辐射(ASE)的变化情形,并得到一些有意义的数值结果。     

低反光纤光栅对光纤激光器光谱展宽影响研究

光纤激光器中的自相位调制(SPM)以及低功率下的空间烧孔效应(SHB)会导致输出光谱展宽。分析了SPM、SHB导致光谱展宽的理论模型,讨论了低反光纤光栅(OC)的带宽与反射率对激光器输出光谱展宽的影响。实验研究了不同输出功率下激光器输出光谱随OC带宽及反射率的变化关系。结果表明减小OC带宽能够有效减缓SPM、SHB导致的输出光谱展宽;减小OC反射率能降低SPM导致的输出光谱展宽速度,却促进了SHB导致的光谱展宽;但相同改变量的情况下,OC带宽所带来的影响较反射率更为显著。实验结果与理论分析一致,对光谱合束及窄线宽高功率光纤激光器的设计与应用具有重要意义。     

Measuring gain and noise figure of erbium-doped fiber amplifiers using a broad-band source and a transmission filter

We report a unique low-cost technique for measuring gain and noise figure (NF) in erbium-doped fiber amplifiers using a broad-band amplified spontaneous emission source and a transmission filter, by extracting the slope and intercept of output power spectral density versus input power spectral density at filter edges. The required filter depth is 30 dB. Discrepancies of /spl les/0.3 dB are found between gain or NF obtained from this technique and those measured using conventional spectral-interpolation technique employing multiple lasers at 100-GHz spacing across the C-band.     

高功率1018 nm 连续掺镱光纤激光器

成功搭建了高功率1018 nm连续掺镱光纤激光器,通过合理地择增益光纤长度,有效地抑制了ASE。实验获得了300 W最高输出功率,斜率效率为81%。     

基于掺铒光纤放大自发辐射的宽带光源优化研究

提出并设计了一种双向泵浦、双程结构的掺铒光纤放大自发辐射宽带光源。对该光源的实现方案和优化效果进行了实验研究，并分析了该光源的输出功率转化效率、光谱平坦度以及工作稳定性。结果表明，和前向泵浦ASE输出相比，该结构所产生的宽带光源泵浦转化效率提高8.24%,在不加任何滤波器条件下1 525～1 557 nm之间光谱平坦度提升1 dB,3 dB线宽增加24.56 nm。实现了1 h内光功率和光谱的稳定输出，可为光纤传感、光谱分析等领域提供光源。     

采用Sagnac反馈环的高效率宽带L-波段放大自发辐射源

采用掺铒光纤在L-波段的放大自发辐射(ASE)构成的宽带光信号源在光纤传感、器件测试等方面有着广泛的应用需求,而抽运转换是制作这种光源的关键技术之一.基于C-波段放大自发辐射对L-波段信号具有二次抽运作用的机理,在光纤的一端采用Sagnac反馈环将输出的C-波段放大自发辐射反馈回到掺铒光纤中,这些被反馈的C-波段放大自发辐射像注入的信号光一样消耗上能级粒子数而受到放大并沿光纤的同一方向传输,同时成为L-波段放大自发辐射的抽运源.由于Sagnac反馈环减少了泄漏的C-波段放大自发辐射功率,因而抽运转换效率大大提高.实验中,在不加平坦滤波器的情况下,在125 mW 980 nm抽运光输入时输出L-波段放大自发辐射宽谱功率达到14 dBm,抽运转换效率(PCE)达到20%,1 dB带宽达到31.1 nm(1568.9～1600 nm),获得了高转换效率且宽带平坦的L-波段放大自发辐射谱输出.     

Reducing ASE Effect in Coherent Detection by Employing Double-Pass Fiber Preamplifier and Time-Domain Filter

We report on a novel fiber based coherent detection system employing a double-pass fiber preamplifier, a spectral bandpass filter, and a time-domain filter. The time-domain filter, a synchronous time gate, reduces the in-band amplified spontaneous emission (ASE) beat noise, which cannot be achieved by the spectral bandpass filter alone. The double-pass fiber amplifier further reduces the out-band ASE by about 20 dB with a fiber Bragg grating (FBG) at the end of the fiber amplifier. In preliminary experiments with a 100 GHz bandpass filter, no degradation is observed from the optically preamplified coherent detection compared to pure coherent detection. With a 10 ns pulse width, 500 kHz repetition rate, and 10 pW average input power, about 2 dB and 1 dB signal-to-noise ratio (SNR) improvements are achieved when 5% and 50% time gating duty cycles are used, respectively.     

Wideband Hybrid Fiber Amplifier Using Er‐Doped Fiber and Raman Medium

In this paper, we report the experimental results of a hybrid wideband fiber amplifier. The amplifying medium is a concatenated hybrid fiber consisting of Er‐doped fiber (EDF) and dispersion compensating fiber (DCF). The gain mechanisms are based on stimulated emission in the EDF and stimulated Raman scattering (SRS) in the DCF. Since we simultaneously use optical amplification by the two processes, the gain bandwidth is easily expanded over 105 nm by a two‐tone pumping scheme. Using an experimental setup constructed with a hybrid structure of EDF‐DCF‐EDF, we analyzed the spectral behavior of amplified spontaneous emission for pumping powers. We achieved an optical gain of over 20 dB in the wavelength range from 1,500 to 1,600 nm under optimized pumping conditions to make the spectral gain shape flat.     

双程后向结构铒光纤超荧光光源的理论分析

本文数值模拟了掺铒光纤超荧光光源的物理过程,对单程前向／后向结构光源的理论与实验结果进行了比较,两者达到了很好的符合,包括在输出信号频谱分布上,文中给出了有关双程后向结构光源特性的理论分析,首次表明,通过优化反射镜参数,在稳定的前提下,双程后向结构光源具有优于其他结构光纤光源的频带宽和泵浦率。     

线性光放大器的宽带自发辐射噪声分析

建立含有垂直光场(VCL)的线性光放大器(LOAs)稳态仿真模型,考虑了宽带噪声特性、端面反射和纵向空间烧孔效应。计算了在不同输入信号功率和垂直腔分布布喇格反射器(DBR)反射率下总的输出ASE噪声功率、噪声系数(NF)、前向和后向传输的ASE噪声光子速率和噪声谱分布的变化。结果表明,与传统光放大器(SOAs)相比,在增益非饱和区,LOA有很好的噪声钳制作用,ASE噪声几乎不随信号功率的改变而变化。在增益饱和区,破坏了VCL的钳制作用,NF有所上升,但上升的速率小于SOA。提高DBR反射率,总的输出ASE噪声功率减小,但NF有所增大。