Er￣（3＋）掺杂光纤孤子放大器（Ⅰ）传输放大方程

采用半经典理论，建立了Ｅｒ￣（３＋）掺杂光纤中孤子的传输放大方程。该方程考虑泵浦激发态吸收，故适用于０．５－１．４９μｍ波长范围的所有泵浦情况。同时，该方程适用于任意折射率分布光纤，任意泵浦和信号光波模式、任意掺杂形状、均匀加宽和非均匀加宽、集总放大和分布放大，为深入研究Ｅｒ￣（３＋）渗杂光纤孤子放大特性、优化掺杂光纤设计提供了必须的基本分析方程。     

Er3+掺杂光纤孤子放大器(Ⅰ)——传输放大方程

采用半经典理论，建立了Ｅｒ³⁺掺杂光纤中孤子的传输放大方程。该方程考虑泵浦激发态吸收，故适用于０．５－１．４９μｍ波长范围的所有泵浦情况。同时，该方程适用于任意折射率分布光纤，任意泵浦和信号光波模式、任意掺杂形状、均匀加宽和非均匀加宽、集总放大和分布放大，为深入研究Ｅｒ³⁺渗杂光纤孤子放大特性、优化掺杂光纤设计提供了必须的基本分析方程。 关键词：     

孤子掺杂光纤放大的半经典模型与分析

建立了孤子掺杂光纤放大的半经典模型，给出了分布放大透明传输的泵浦条件，详细讨论了激发态吸收的影响。文中结果为Ｅｒ＾３＋掺杂光纤孤子放大器的设计提供了重要理论依据。     

掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩I．基本原理

用常规掺铒光纤放大器放大超短光孤子存在一个重大困难。就是在放大过程中光纤非线性效应会引起孤子波形及频谱畸变，使得输出脉冲不再具有孤子特性，从而影响系统性能。提出一种利用掺铒光纤环镜放大超短光孤子的新方法，数值计算表明，该方法不仅可实现无畸变的光孤子放大，而且能同时实现孤子宽度的有效压缩。当宽度为2ps的基阶孤子经过长度为92．6m、增益为14．4dB的环镜后，其峰值功率被放大165倍，脉冲宽度被压缩到0．19ps，时间一带宽积为0．303。脉座能量仅占整个脉冲能量的3．8％，表明由环镜输出的放大脉冲很大程度上具有基阶孤子特性。     

色散渐减光纤链中孤子的周期集总放大和恢复EI北大核心CSCD

基于包含渐减色散和周期集总放大的变系数非线性薛定谔方程,通过一种简单变换,解析出其精确孤子解,并研究了色散渐减周期集总放大(DDPLA)光纤链路中孤子的传输、放大和恢复。研究结果表明,当光纤色散、损耗和放大器增益相互平衡时,色散渐减光纤链路中可实现孤子的周期放大和恢复;而且可根据光纤损耗和放大周期来设置放大器的增益,或根据光纤损耗和放大器增益来设置放大周期,从而实现孤子的周期性放大或恢复。另外,采用数值计算的方法讨论了孤子的稳定性和相邻孤子间的相互作用。研究结果对实际的色散渐减周期集总光纤链中孤子的传输及周期放大链路的精确配置具有一定的理论指导意义。     

色散渐减光纤链中孤子的周期集总放大和恢复

基于包含渐减色散和周期集总放大的变系数非线性薛定谔方程,通过一种简单变换,解析出其精确孤子解,并研究了色散渐减周期集总放大(DDPLA)光纤链路中孤子的传输、放大和恢复。研究结果表明,当光纤色散、损耗和放大器增益相互平衡时,色散渐减光纤链路中可实现孤子的周期放大和恢复;而且可根据光纤损耗和放大周期来设置放大器的增益,或根据光纤损耗和放大器增益来设置放大周期,从而实现孤子的周期性放大或恢复。另外,采用数值计算的方法讨论了孤子的稳定性和相邻孤子间的相互作用。研究结果对实际的色散渐减周期集总光纤链中孤子的传输及周期放大链路的精确配置具有一定的理论指导意义。     

周期集总放大系统中暗孤子的传输和相互作用

本文研究了暗孤子在周期集总放大色散渐减光纤系统中的传输和相互作用。解析得到了包含周期集总放大的变系数非线性薛定谔方程的精确1-暗孤子和2-暗孤子解。基于精确的1-暗孤子解,研究了色散渐减周期集总放大系统中暗孤子的传输和放大;基于精确的2-暗孤子解,研究了两个暗孤子之间的碰撞、排斥和平行传输三种相互作用。研究发现,当周期集总放大器的参数、光纤的损耗和色散参数相互平衡时,通过色散渐减光纤可以实现暗孤子的放大和恢复;选择合适的孤子参数,可以控制色散渐减周期集总放大光纤系统中暗孤子间的相互作用。该研究结果对有关暗孤子的放大和传输可提供一定的理论指导。     

掺铒光纤放大器及其在光纤孤子通信系统中的应用

讨论掺铒光纤的制造技术和掺铒光纤放大器的放大原理。结果表明,掺铒光纤放大器非常适用亍光纤孤子通信系统对光孤子进行放大。     

位于第三近红外窗口的平坦光纤超连续谱产生

报道了一种基于非线性偏振旋转效应的被动锁模光纤激光器。采用980 nm分布式反馈激光器作为泵浦源,0.5 m长的高掺杂掺铒光纤作为增益介质。实现了脉冲宽度为822 fs的传统孤子锁模脉冲,输出脉冲的平均功率为2.8 mW,信噪比为55.8 dB。通过微调腔内的偏振控制器,实现了传统孤子脉冲和孤子分子脉冲间的切换,孤子分子的脉冲宽度为312 fs,信噪比为53.86 dB。孤子分子脉冲经掺铒光纤放大器放大后泵浦一段57 m长的高非线性光纤,产生了位于第三近红外窗口（1600 nm～1870 nm）的超连续谱,其20 dB谱宽为355.8 nm。     

基于不同色散光纤的光纤链的孤子传输研究

对不同色散光纤组成的光纤链在放大距离内的孤子传输进行了数值和实验研究，结果表明：不同的光纤组合有着不同的结果，因此在孤子传输时存在着合理地组合不同色散光纤的问题，而且即使同一根由不同色散组成的光纤链，当入纤方向了出纤方向交换时，实现孤子传输所需要的能量及孤子传输的稳定性也是不一样的。     

飞秒光脉冲光纤放大增益特性的实验研究

报道了掺Ｅｒ＾３＋光纤激光器输出１．５３１μｍ波长飞秒激光脉冲增益放大的实验研究结果,将自起振相加脉冲摹参Ｅｒ＾３＋光纤激光器输出的飞秒激光脉冲注入掺Ｅｒ＾３＋光纤放大器中进行放大,分别采用正向和逆向抽地这的方式,得到了最高放大倍数５５倍（１７．４ｄＢ）和６４倍（１８．１ｄＢ）的增益,对应的最大单脉冲能量（峰值功率）分别为０．３８４ｎＪ（７５２Ｗ）０．４５２ｎＪ（１２９５Ｗ）,脉冲重复率为２０．８     

Er3＋ ion concentration effect on transient and steady-state behavior in Er3＋ ：YAG crystal

The effect of Er3＋ ion concentration on transient and steady-state behavior in 45-nm Er3＋ ：YAG crystal is investigated. It is shown that by changing the signal field, the coherent field and the concentration of Er3＋ ions in the crystal, the absorption, dispersion, and group index of the weak probe field can be adjusted. Also, it is found that the probe absorption occurs in the presence of population inversion and probe amplification is obtained in the absence of population inversion.     

掺Er3+飞秒光纤放大器的特性研究

依据二能级速率方程和光传输方程,理论计算了Er3+光纤放大器中Er3+光纤的最佳长度Lc. 以全光纤飞秒激光器输出的孤子脉冲作为种子源,以理论值Lc作为实际采用的光纤长度,实验测量了Er3+光纤放大器在同向泵浦和反向泵浦下信号光的输出功率,得到同向泵浦的增益为20.0dB, 反向泵浦的增益为20.2 dB.同时测量了脉冲宽度随泵浦功率的变化,实验结果表明,随着泵浦功率的增大,输出光脉冲的宽度的压缩效应经历逐渐增强后逐渐减弱的过程.在同向泵浦方式下,可以得到更短的输出脉宽,其最短脉冲宽度为260 fs.     

用于光孤子通信的理想分布式放大器

光孤子通讯的一个重要的问题是如何提高光孤子通讯的站间距离，降低线路成本，本文从降低信号在线路中的起伏入手，通过理论分析和计算机模拟，提出了用于孤子通讯的理想分布式光纤放大器的设想，借以降低噪声和提高泵浦站间距，降低线路成本，并对一些设计参数对系统的影响进行了讨论。     

掺铒光纤激光放大的实验研究

使用自行研制的掺铒光纤维进行了光纤激光放大实验.以Ar~+激光作泵浦,在1.52 μm波长上实现了光放大,增益达10dB以上.绘出了有关掺铒光纤及其光放大的若干实验数据.     

具有高机械强度的掺Er3+∶TeO2-Nb2O5玻璃的光谱性质研究

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100-XTeO2-XNb2O5(X=5,10,15,20 mol%)，测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd-Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt (t=2, 4, 6)和受激发射截面σemi的大小，研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb2O5成分的依赖性，并与典型的碲锌钠玻璃（75TeO2-20ZnO-5Na2O）在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较.     

Er3+/Yb3+共掺碲钨酸盐玻璃的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质

制备了Er³⁺/Yb³⁺共掺的碲钨酸盐玻璃样品,TeO₂-WO₃-R_mO_n(R_mO_n=PbO,BaO,La₂O₃,Bi₂O₃),研究了样品的热稳定性和1.5μm波段的光谱性质。碲酸盐中引入WO₃的目的是为提高基质的声子能量,使Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2的多声子弛豫速率增加,从而提高⁴I_13/2能级上的Er³⁺离子数,这对提高1.5μm处的荧光强度有利,另外加入WO₃也能提高碲酸盐玻璃的抗析晶能力。测试了样品的FT-IR光谱,发现碲钨酸盐玻璃样品中存在着TeO₄、TeO₃、WO₄和WO₆结构体。周围环境的不对称性导致Er³⁺在1.5μm处的光谱有非均匀的展宽和大的受激发射截面。Er³⁺在70TeO₂-20WO₃-10Bi₂O₃玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2能级发射的荧光半峰全宽(FWHM)为77nm,应用McCumber理论计算的受激发射截面(σ^peak)为1.03×10^-20cm²。其FWHM×σ_peak乘积远大于掺Er³⁺的铋酸盐、磷酸盐、碲酸盐和硅酸盐玻璃,说明碲钨酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器优良基质材料。     

掺铒铋酸盐玻璃的光谱性质和热稳定性研究

测试了铋酸盐玻璃(85-x)Bi2O3-(10+x)B2O３-5Na2O(x=0，5，10，15，20，25 mol%)中Er3+离子的吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及热稳定性.应用Judd-Ofelt理论计算了铋酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数(Ω2=(352—386)×10-20cm2,Ω4=(138—152)×10-20cm2,Ω6=(093—117)×10-20cm2),应用McCumber理论计算了Er3+离子的受激发射截面(σe=(70—95)×10-21cm2)及Er3+离子4I13/2→4I15/2发射谱的荧光半高宽(FWHM=57—79nm)，测得了Er3+离子４I13/2能级荧光寿命(τm=265—159ms)，分析了玻璃的热稳定性能.研究了Er3+离子各种光谱参数对成分的依赖性，发现随着玻璃中B2O3含量的增加，强度参数Ωt(t=2,4,6)、荧光半高宽(FWHM)、热稳定性均相应增加，而测得的荧光寿命却减小.比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性，结果表明掺铒铋酸盐玻璃更适合于掺Er3+光纤放大器实现宽带和高增益放大. 关键词： 铋酸盐玻璃 光谱性质 成分依赖性 Er3+离子     

Inert and stable erbium(III)-cored complexes based on metalloporphyrins bearing aryl-ether dendron for optical amplification: synthesis and emission enhancement

We have developed novel inert and stable erbium (Er)(III)-cored complexes based on metalloporphyrins for optical amplification. The functionalized metalloporphyrin ligands have been designed and synthesized to provide enough coordination sites for the formation of inert and stable 9-coordinated Er(III)-cored complexes. Er³⁺ ions were encapsulated by the metalloporphyrin ligands, such as Zn(II)- and Pt(II)-porphyrins. The near-infrared (IR) emission intensity of Er³⁺ ion is much stronger in the Er(III)-cored complex based on Pt(II)-porphyrin than Er(III)-cored complex based on Zn(II)-porphyrin. Furthermore, we have incorporated a G2-aryl-ether functionalized dendron into the Er(III)-cored complex, yielding an Er(III)-cored dendrimer complex bearing the Pt(II)-porphyrin. The Er(III)-cored dendrimer complex shows the stronger near-IR emission intensity than the corresponding complex based on Pt(II)-porphyrin by seven times in solid state. The lifetimes of the emission band of Pt(II)-porphyrin ligands in the visible region were found to be 30 and 40 μs for the Er(III)-cored complex and the Er(III)-cored dendrimer complex based on Pt(II)-porphyrin in deoxygenated THF solution samples, respectively. Also, in both cases, the sensitized luminescence intensity is increased in deoxygenated solution. Therefore, it indicates that the energy transfer from the metalloporphyrins to Er³⁺ ions takes places through the triplet state. In this paper, the synthesis and photophysical properties of novel Er(III)-cored complexes based on metalloporphyrins and Er(III)-cored dendrimer complex based on metalloporphyrin will be discussed.