电子论文-全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器
大学毕业论文设计微波晶体管放大器设计
微波晶体管放大器设计导师：学生：1.引言随着通信技术特别是无线通信技术的飞速发展，人们对于无线通信终端的要求进一步提高，作为承担天线感应下来的微弱信号放大任务的低噪声放大器也必须进一步的适应通信信号对其的要求。
通信信号本身就是高频载波信号，这就要求低噪声放大器能够在高频情况下工作。
由于硅器件的截止频率f T 为50GHz 的理论极限已在日趋接近。
在这种情况下，由于三~五族化合物半导体GaAs 的电子迁移率比硅高出5倍，目前的戒指频率f T 已经超过了100GHz ，集成化技术也取得很大进展，但是GaAs 材料具有明显的缺点：价格贵它的晶片制造工艺复杂，难度大，机械强度不好，容易碎片；热导率低，只有硅材料的1/3。
更主要的是GaAs 工艺与硅平面工艺不能兼容。
使得现有的无法继续使用，如更换器材成本太大。
所以这些缺点很大程度上影响了GaAs 器件及其集成电路技术的发展。
在本世纪80年代，在硅片上外延生长出了高质量的SiGe 应变材料，人们利用“能带工程”理论成功地研制出Si 1-x Ge x 基区的双极性异质结晶体管，由于Si 1-x Ge x 应变材料，电子迁移率高，其禁带宽度可通过Ge 组分变化调节的优点，显示出独特的有价值的物理性质。
在高频、高速、光电、低温等器件及集成电路应用方面有非常重要的意义。
2.国内外SiGe 技术的研发现状早在20世纪50年代中期，Kroemer 就提出异质结器件的原理和概念。
由于Si 和Ge 晶格失配达4％，SiGe 材料的制备有很大难度。
直到80年代，异质结技术才有明显发展。
早期在Si 衬底上生长SiGe 外延层的研究主要采用MBE 方法。
1975年，Kasper等人发表了关于在Si衬底上MBE生长Si/Ge超晶格的文章，对SiGe生长中由于晶格失陪引起的位错以及位错对电学和光学性能的影响进行了许多研究，生长出全应变，低缺陷密度的高质量SiGe/Si异质结材料。
随后各种SiGe/Si异质结期间相继研制成功，如：SiGe HBT，应变SiGe沟道的P-MosFET和超过200GHz，2GHz下，驰豫SiGe/Si应变电子沟道N-MosFET。
[2002-中国激光]掺镱光纤放大器的实验研究
![[2002-中国激光]掺镱光纤放大器的实验研究](https://img.taocdn.com/s3/m/c328b37148d7c1c708a14566.png)
且放大前后波形不失真。图 ’ 大增益也超过 !’ ()， 为加调制的单频信号及其放大后的单频调制信号， 放大后的波形不失真。图 , 为不同脉冲信号宽度时 放大器增益随抽运功率的变化曲线， 可看出它们具 有大致相同的变化线型。
图 , 不同脉冲信号宽度时放大器增益随 抽运功率的变化曲线 234" , 5%26 7.893:3;( 473< => 8?.8 8@A;B AL39; >34<79 8?9>;MA3(DL (3::;B> 图 1 掺镱光纤放大器增益随抽运功率的变化曲线 234" 1 5%26 7.893:3;( 473< => 8?.8 8@A;B
-
引
言
于高功率放大工作。 本文介绍单频激光掺镱放大特性， 分别把单频 二极管抽运固体激光器 （ *+,） 及窄线宽的 ,* 产生 的单频激光注入到掺 JN 光纤放大器中进行放大实 验， 注入信号采用静态直流和交流两种形式， 掺 JN 光纤长度为 -$ .， 在最佳抽运功率时， 实验中均获 得超过 ") /0 的增益。实验给出放大器增益随抽运 光功率、 信号光功率及信号脉宽等参量的变化曲线， 放大器增益与抽运光功率、 信号光功率及光纤长度 有很大关系。实验中还发现一定长度的掺 JN 光纤 对应一个最佳抽运功率， 掺杂光纤长度确定最佳抽 运功率也确定。
图 , 掺 () 光纤放大器装置图 3456 , 789:;4%:$<=> ?:<@9 AB ()C/A9:/ B4):; =%9>4B4:;
图 2 抽运功率恒定时放大增益随信号光功率的变化曲线
（ =）’E& 直流放大 （ !" J ,,# %I） ； （)）&’ 直流放大 （ !" J -2 6 2 %I）
双包层高数值孔径掺Yb 光子晶体光纤
1.1论文研究目的和意义本论文将研制的双包层高数值孔径掺Yb +3光子晶体光纤是一种由具有光子禁带效应的二维光子晶体做内包层，用掺Yb +3的激光玻璃做纤芯，进行导光的光纤。
这种光纤的外径与普通光纤一样，但沿包层的轴向拥有许多空气孔道，并要求包层中的空气孔呈类似于晶体中原子排列的周期性分布。
由于光纤内包层的设计有一个大模场直径的单模纤芯, 在传送高功率激光的同时, 不产生非线性效应，光纤的损伤阈值也更高，这样就保证了其极高的光束质量，使光子晶体光纤具有广阔的应用前景。
Yb 3 +离子能级结构简单 , 只有基态2F 7/2和激发态2F 5/2 ,没有激发态吸收(ESA)和多声子吸收。
Yb 3+掺杂激光玻璃有较宽的吸收光谱(850~1100nm)和荧光光谱(900~1200nm) , 可作为飞秒超短脉冲激光和可调谐激光的工作物质;它储量效率高 , 荧光寿命长 , 在半导体列阵泵浦的高功率激光装置中具有很大的应用潜力。
对于常规的双包层光纤激光器，一般采用大模面积光纤以避免由于纤芯中光强过大而造成的损伤，但是为了保持单模又需要在增大纤芯尺寸的同时，减小数值孔径，这样就使弯曲损耗增大。
而且纤芯尺寸和数值孔径的极值还要受到折射率差的精确控制的限制，从而限制了常规双包层光纤激光器的发展。
光子晶体光纤则从另一途径解决了这一限制。
我们采用硅酸盐玻璃作为光纤基质，玻璃光纤和石英光纤相比，普遍具有熔点低、机械强度小，膨胀系数高、折射率大的特点。
掺镱玻璃光纤作为光纤激光器的增益介质主要有两个优点：1）玻璃光纤中的稀土离子掺杂浓度普遍高于石英光纤1~2个数量级；2）稀土离子在玻璃光纤中的光谱带宽和受激发射截面P σ往往都大于石英基质。
同时，硅酸盐玻璃是最为常用的玻璃系统，与硼酸盐和磷酸盐等玻璃体系相比挥发小、玻璃组分稳定。
因此硅酸盐体系玻璃具有优良的化学稳定性、热稳定性，且玻璃容易制备。
双包层掺Yb +3光子晶体光纤作为高功率激光产生和传输用的新型光纤，由于其特殊的内部结构及奇特的导光原理使其具有传统光纤无法比拟的奇异特性，因而在光通信、高功率光纤激光器、高脉冲能量光纤放大器等领域有着重要的应用，已成为固体激光器强有力的竞争者。
掺饵光纤放大器的原理及其应用论文
能力拓展训练任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目：掺饵光纤放大器的原理及其应用初始条件：具有扎实的电子科学与技术专业基本理论和系统的专业知识；具备初步的文献查阅，专题调研技能；一定的中英文文献阅读与综合能力。
要求完成的主要任务：1.在电子科学与技术专业体系范围内确定选题，题目自拟。
2.查阅与选题相关的文献资料，通过对文献资料的阅读分析与综合，写出调研报告；要求报告内容的可读性强，撰写格式规范，图标的使用正确，参考文献的引用恰当；字数不少于6000字，参考文献不少于10篇，其中外文文献不少于2篇。
时间安排：1．2011年7月11日分班集中，能力拓展训练任务；讲解训练具体实施计划、报告格式的要求与答疑事项。
2．2011年7月12日至2010年7月14日完成选题的确定、资料查阅、能力拓展训练报告的撰写。
3. 2011年7月15日提交能力拓展训练报告书，进行验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要 (I)Abstract (II)1引言 (1)2受激辐射光放大理论 (2)3掺饵光纤放大器系统组成 (3)4掺饵光纤放大器原理 (4)4.1掺饵光纤 (4)4.2泵浦光源 (4)4.3光隔离器 (4)4.4光耦合器 (5)4.5光滤波器 (5)5掺饵光纤放大器应用 (6)5.1掺饵光纤放大器在密集波分复用中的应用 (6)5.2固定增益光放大器与自动增益调整光放大器性能比较 (6)5.3掺铒光纤放大器与喇曼光纤放大器的联合使用 (7)6总结 (8)致谢 (9)参考文献 (10)本文从理论上研究了掺饵光纤放大器的原理，通过对泵浦放大理论的分析、光耦合理论的分析、光滤波理论的分析以及光隔离器的分析，深入研究了光放大器系统的构建理论基础，并从应用的角度，剖析了掺饵光纤放大器的优点以及应用前景，提出改进型的掺饵光纤放大器系统。
关键词：掺饵光纤放大器；泵浦；光耦合；光滤波；光隔离AbstractThe paper theoretically study of the effects of the fiber amplifier bait the principle of pump the analysis of the theory, light amplification coupling theory analysis, light filtering the analysis of the theory and the isolation of the light analysis, a deep research on the construction of the light amplifier system theory basis, from the point of view of the application, and analyzes the advantages of optical fiber amplifier mixed the bait and application prospect of the bait, and puts forward the improved with fiber amplifier system.Keywords: mixed bait fiber amplifiers; Pump; Optical coupling; Light filtering; Light isolation1引言光纤通信网络中由于光在传输过程中的损耗和色散，使长距离光纤通信受到限制。
脉冲工作模式下掺Yb光纤放大器的增益特性研究
到很 大的重视 。在 惯性 约束 聚变 （Ｃ ）激 光系统 计 划 中，前 端光 纤 系统 完 全建 立 在 ＹＤ Ａ 的基础 上 。 ＩＦ Ｆ
工 作在 １ Ｏ ｍ 波段 的 ＹＤ Ａ 放大 带宽 比掺 Ｎｄ光纤 放大 器还要 宽 。ＹＤ Ａ 在 １ ５ ｎ 波 段 的功 率放 大 、 ．Ｆ Ｆ Ｆ ０ ３ｍ
态 能级上 的离 子数密 度 为上 能级反 转粒 子寿命 。 Ｆ
假设 ：① 入射信 号 的脉宽 远小 于放 大器 的萤光 寿命 ，因
而 可 以忽 略 这 样 短 的 时 间 内 ， 泵 浦 光 的 抽 运 和 自发 辐 射 对 反
ｂ
口
６０ ０
Ｏ
转粒 子数 的影 响 ；② 在工 作物 质横截 面 内 ，反转 粒 子 均匀 分
［ 键 词 ］ 光 纤 放 大 器 ；掺 Ｙｂ光 纤 ；增 益 特 性 关
标 Ａ １ ７ －１ ０ ６３ ４９ ０ ３－Ｎ １ －０ ０６ ３
。
掺 Ｙｂ光纤放 大器 （ Ｆ ＹＤ Ａ） 目前 在 高 功率 （ 或高 能量 ） 、便 携式 的激 光 光 源 、光纤 传 感 领 域正 受
图 １ Ｙ Ｆ Ｄ Ａ能 级 结 构 示 意 图
布 ；③工作 物 质谱线 均匀 加宽 ，入射 信号 波长 为谱 线 的 中心 波长 。由此可 以得到 行波 放大 器 的传 输方 程 ：
— 一 一 一 ２ ２Ａ ’） （ ｚ ｎ（ ） ｚ， 八 ’ ￡
一 一
ｄ 一 ｎ２
（ ｉ＇ ｎ ｏ １ Ｎ １ ｈ ｏ２ １ ２＇ ） ２ 一
。
ｄ ｔ Ｎ
一ｎｎ ｚ ＋ 一 （ １ －一 ２ ） 等 － Ｎ ｎｎ ２
ｃ 。 ｍ １
掺Yb双包层脉冲光纤放大器的研究
掺Ｙ ｂ光 纤 放 大 器 连 续 工 作 状 态 已 有 不 少 研 究 ， 文 主要 研 究 其 瞬 本
态 响应 特 性 ， 对 低 重 频 信 号 在 实 验 中采 用 脉 冲 泵 浦 方 式 。 针
率 。 此 方 程 组 很 难 求 解 析解 ， 们 采用 有 限 差 分 法 进 行 数值 求 解 。 我
８ ０ ５
９ ０ Ｏ
９５ ｌ ０ ０ ０ ０ １ ５ ｌ Ｏ ０ ０ Ｉ Ｏ ｌ Ｓ ｌ０ Ｗ ａ ｃｃ ｔ ｎ ｖ ｌ ｎｇ ｈ／ ｍ
图 １ Ｙ ｂ在 锗 硅 石 英 光 纤 中 的 吸收 截 面 和 发 射 截 面 由 于 放 大 自发 辐 射 （ Ｓ 的 影 响 ， 们 采 用 全 光 谱 分 析 方 法 ， Ａ Ｅ） 我 把 放 大 自发辐 射 分 为 Ｋ个 区 间 ， 每个 区 间 的 中 心 波 长 为 Ａ ，…１ ・ 带 ，
图 ２ 上 能 级粒 子 数分 布
圩 董 ＾
图 ３ 泵 浦 光 及 前 后 向 放 大 自发 辐 射 光 的分 布
【 关键词 】 光纤放 大器； ’ 双 包层光纤； 掺 脉冲放 大
１引 言 ．
为 自发 辐 射 噪 声 与信 号 光 有 相 同 的 重 叠 因 子 ， 为光 纤 的 有 效 横 截 面 Ａ
ｒ为 Ｙ ｂ离 子 的 上 能 级 寿 命 ，＂和 为 吸 收截 面 与 发 射 截 面 ，（ Ｏ ａ ｄ＾） 双 包 层 光 纤 放 大 器 具 有 高增 益 、 阈 值 、 换 效 率 高 、 束 质 量 积 ， 低 转 光 ｓ ｕ和 为 信 号 光 和 泵 好 、 构紧凑小巧等优 点， 激光加 工 、 光雷 达 、 结 在 激 医疗 和 空 间 通 讯 等 为 光 沿 光 纤 传 输 的 损 耗 ，ｄ 为 瑞 利 散 射 系 数 ， 领 域 有 着 广 泛 的 应 用 。特 别 是 Ｙ ｂ具有 较 宽 的荧 光 光 谱 以及 较 长 的上 浦 光在 光 纤 中 的群 速 度 。 上 述 偏微 分 方程 组 的初 边 值 问题 可 以 表示 为下 式 ： 能 级 荧 光 寿命 ， Ｙ 掺 ｂ光 纤 放 大 器 特 别 适 合 于超 短 脉 冲光 放 大 和 获 得
全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器
全光纤瓦级纳秒脉冲掺Yb放大器刘丰年;徐玲玲;范万德;黄榜才;姜明顺;刘波;开桂云;袁树忠【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2009(38)12【摘要】采用单模放大和包层抽运放大的级联方式,在主振荡功率放大系统中,将平均功率0.5mW、脉宽20ns以及重复频率为50kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6W、峰值功率600W的脉冲输出.相应增益为30.8dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30dB,脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合,有效确保了抽运源(976nm)的正常工作.【总页数】4页(P3057-3060)【关键词】光纤放大器;级联波分复用器;脉冲放大;隔离度;信噪比;信号增益【作者】刘丰年;徐玲玲;范万德;黄榜才;姜明顺;刘波;开桂云;袁树忠【作者单位】南开大学现代光学研究所光电教育部重点实验室;南开大学物理科学学院光电信息科学系;中国电子科技集团公司第46研究所;山东大学控制学院光纤传感实验室【正文语种】中文【中图分类】TN253【相关文献】1.1KHz全光纤双程结构掺Yb3+脉冲光纤放大器 [J], 张鹏;宁鼎;黄榜才2.百瓦级全光纤结构单频掺铥主振荡功率放大器 [J], 王雄;周朴;王小林;肖虎;司磊3.利用啁啾脉冲光谱滤波和非线性偏振旋转技术实现高稳定性和开机自启动的全光纤掺Yb3+光纤锁模激光器∗ [J], 张攀政;林尊琪;汪小超;李菁辉;冯滔;张志祥;范薇;周申蕾;马伟新;朱俭4.亚纳秒光脉冲抽运光子晶体光纤产生的瓦级超连续谱 [J], 方平;杨直;王屹山;赵卫;张挺;李成5.利用啁啾脉冲光谱滤波和非线性偏振旋转技术实现高稳定性和开机自启动的全光纤掺Yb^3＋光纤锁模激光器 [J], 张攀政;汪小超;李菁辉;冯滔;张志祥;范薇;周申蕾;马伟新;朱俭;林尊琪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺镱亚百飞秒全光纤振荡器及放大器关键技术研究
掺镱亚百飞秒全光纤振荡器及放大器关键技术研究掺镱亚百飞秒全光纤振荡器及放大器关键技术研究摘要：随着信息技术的迅速发展，对光信号的传输速率和质量要求越来越高，光纤激光器作为一种重要的光源，承担着实现高速、宽带、稳定的光信号传输的关键作用。
本文主要研究了掺镱亚百飞秒全光纤振荡器及放大器的关键技术，包括光纤光学器件的设计与制备、光纤的波导特性、掺镱亚百飞秒全光纤激光从振荡到放大的过程。
通过实验，对掺镱亚百飞秒全光纤振荡器及放大器的性能进行了验证，结果表明所研究的技术能够实现高效、宽带、稳定的光信号传输。
关键词：掺镱亚百飞秒；全光纤振荡器；全光纤放大器；波导特性；光信号传输引言光纤激光是当前光通信、光医学、光存储等领域的重要光源，其用于激光器的振荡和放大，对于实现高速、宽带、稳定的光信号传输具有重要意义。
近年来，随着光通信和光存储技术的快速发展，对激光器的性能要求越来越高，特别是在信号的传输速率和质量方面。
掺镱（erbium）亚百飞秒（sub-picosecond）全光纤激光器具有频谱宽、脉冲短、功率高等优点，成为研究的热点之一。
光纤光学器件设计与制备光纤光学器件是掺镱亚百飞秒全光纤振荡器及放大器的关键组成部分。
在设计过程中，需要考虑衍射效应、色散效应、非线性效应等因素对光信号传输的影响。
通过合理选择光学器件的材料和结构，可以实现对光信号的有效调控和增强。
制备过程中，需要精确控制材料的组成和结构，以提高光学器件的性能和稳定性。
光纤的波导特性光纤的波导特性对于掺镱亚百飞秒全光纤激光器的振荡和放大起到了重要作用。
光的传输是通过光纤的波导效应实现的，而波导特性（如损耗、色散、非线性等）直接影响光信号的传输质量。
在研究中优化波导特性，可以提高光纤激光器的工作效率和性能。
掺镱亚百飞秒全光纤激光从振荡到放大的过程掺镱亚百飞秒全光纤激光从振荡到放大的过程是一个复杂的过程，涉及到光子的自发辐射、受激辐射和非线性效应等多个物理过程。
高频宽带放大器的设计 毕业论文
毕业论文（设计）题目高频宽带放大器的设计英文题目Design of a Wide-BandFrequency Amplifier院系电子工程学院专业通信工程姓名年级指导教师二零零七年六月毕业论文（设计）《选题报告》院（系）：电子工程学院学生姓名指导教师论文（设计）题目高频宽带放大器的设计题目来源及意义本题来源于全国电子设计竞赛，低噪声宽带放大器。
随着现代通讯工作频带的总体上移, 射频放大器将成为模拟放大器的主流。
由系统天线馈入的无线信号, 在处理之前必须进行信号放大。
低噪声宽带放大器(LNA ) 就是其中非常重要的部件。
论文题目研究领域状况国内从事硅工艺低噪声放大器开发的单位主要以中电科技集团公司第二十四研究所和航天771 所为主。
产品带宽一般在500MHz 范围以内。
近年来,已研制出带宽810 GHz、GP 10 dB 的LNA 样品；开发出带宽116～118 GHz、GP20～30dB 的LNA 产品。
总的趋势是向着低噪声、高频宽带、多功能的方向发展。
内容提要或实施方案实施方案为：用高频特性好的运放及其外围电路组成电压负反馈宽带放大器，框图如下所示：摘要设计并制作了一个宽带放大器，该放大器由高精度，宽频带运放OP37组成，其高频特性好，转换速度为17s 。
由于OP37的频带宽度可达63MHz，通过对外电路元件参数选择，可使放大器3dB通频带满足10kHz～4MHz的设计要求，在反馈网络并联适当大小的电容，消除高频脉冲尖峰，可使放大器在10kHz～4MHz频带内增益起伏<=1dB，从而获得平滑的频率特性，通过改变负反馈电阻，使放大器的增益多级可调。
【关键词】宽带运算放大器，频带特性，增益AbstractThis chapter is introduces of design and make a wide-band frequency amplifier. This amplifier is made up of operational amplifier OP37, Which is high accuracy, provides 17s slew rate and 63 MHz gain-bandwidth. Through choice the outside electric circuit components, it will achieve the design request BW0.7 between 10kHz～4MHz. Parallel suitable size capacitor in the feedback network, will eliminate the high frequency pulse peak, make the amplifier frequency band fluctuation to increases less than 1dB between 10kHz～4MHz. Thus obtains the smooth frequency characteristic, through change the negative feedback resistance, causes the amplifier the gain several levels to be possible to move。
输出高重复频率脉冲列的D型双包层掺Yb 3+光纤放大器
频率分别为 ８ ｚ和 １０ＭＨ ０ＭＨ ６ ｚ。虚框 Ｉ 中为 由光纤耦合输 出 ２ 半导体激光模块抽运光，输 出波 Ｉ ０ｗ 长 ９０ａ 光纤芯径 ６０ｍ 数值孔径 ０ ２。虚框 Ｉ 为将泵浦光和信号光注入 Ｙ ３ ４ ｍ， ０ ｍ， ． ２ Ｉ Ｉ ｂ＋光纤的耦合系 统ｔ复用耦合镜头 由 ２ ： １成像 系统 （ 第一片非球面透镜双面镀 Ａ ９０ａ 膜，第二片非球面透镜双面镀 Ｒ ４ ｍ
关 键 词 ： 激光技术 ；光纤放大器 ；高重复频率；声光锁模激光器； 自 激振荡
中图分类号 ： ＴＮ２ ８３ ４ ． 文 献标识码 ： Ａ
１ 引 言
掺Ｙ。 ｂ＋光纤与其它掺杂的光纤相 比有很多优点：不存在对信号光和泵浦光激发态的吸收，从而具有 较高的转化效率，不存在浓度淬火效应从而可获得很高的掺杂浓度，量子转化效率高，材料的热 负荷低， 有较宽的吸收带和增益带等，能够直接放大全固态高重复频率脉冲激光器输出的 １６ ｍ信号光；比纤芯 ０４ ｌ ｒ 粗得多的内包层将泵浦光聚集后高效地耦合进纤芯，因此双包层光纤特别适合于用大功率泵浦获得大功率 的输 出；另外光纤放大器与普通的增益介质相 比，具有无冷却系统、紧凑、输 出光束质量好等优点。在 自 由空间激光通信系统中，为了提高通信速率和通信作用距离，要求作为光信号发射源的激光器能够输出高 重复频率、高峰值功率的短脉冲，高重复频率激光脉 冲列经数字编码后，作为空间通信的小信号被光纤放
了重复频率分别为 １０ＭＨ 和 ３０ＭＨ 的稳定激光脉冲列，用来放大的光纤则采用 Ｄ型双包层掺 ｙ ３ ６ ｚ ２ ｚ ｂ＋ 光纤，这种高重复频率激光脉冲可以接受高速数字编码调制而被用于空间激光通信。
２ 实验装 置
实验装置如 图 １ 所示， 该系统由作为信号源 的特高重复频率脉冲列激光器、作为放大环节的光纤放大
有限元法模拟掺镱光纤放大器的脉冲放大特性
有限元法模拟掺镱光纤放大器的脉冲放大特性徐云峰;詹仪;郑义【摘要】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.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)002【总页数】4页(P201-203,206)【关键词】光纤光学;掺镱光纤放大器;脉冲放大;双包层光纤【作者】徐云峰;詹仪;郑义【作者单位】郑州大学,激光与光电信息技术重点实验室,郑州,450052;郑州大学,激光与光电信息技术重点实验室,郑州,450052;郑州大学,激光与光电信息技术重点实验室,郑州,450052【正文语种】中文【中图分类】TN253引言数值模拟掺Yb3+光纤放大器的稳态特性和动态特性对系统设计和参量优化是非常重要的。
掺Yb3+光纤放大器的特性用偏微分方程组即速率方程和光功率传输方程组来描述[1-2]。
由于边界条件和初值条件都与时间变量相联系，模拟掺Yb3+光纤放大器的动态特性比模拟稳态特性复杂。
以前，运用快速傅里叶法模拟掺Yb3+光纤放大器脉冲放大特性[3-7]。
但是，这种程序的实现非常复杂，并且只得到很少增益特性。
最近，有限差分法用于模拟光纤放大器的动态特性[1，8]。
尽管有限差分法比快速傅里叶法得到更多和更准确的结果，但是，每一步的计算量比较大，编程比较复杂。
对不擅长编程的研究人员来说，简单的模拟方法是非常便利的。
1 kW掺Yb全光纤放大器的散热处理
1 kW掺Yb全光纤放大器的散热处理董繁龙;葛廷武;张雪霞;王智勇【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2015(000)007【摘要】基于主振荡功率放大（MOPA）结构，搭建了千瓦级掺Yb全光纤放大器。
最大泵浦功率为1496 W的条件下，获得了1024 W波长1.08μm的基模连续激光输出，光－光转换效率68.5％，光束质量M2＝1.24。
对高功率连续光纤放大器中的热效应进行研究，并对于仅由于涂覆层的热损伤引起的功率极限给出了理论模拟。
不同散热条件下，对掺Yb光纤横截面上径向的温度分布进行了模拟。
通过对20／390μm无源光纤与20／400μm掺Yb光纤的熔接方式进行优化，解决了模拟结果与实验结果不一致的问题，并对该点的冷却进行了实验研究。
最终，放大级泵浦光注入处熔接点表面最大温度不超过60℃。
%Based on the master oscillator power amplifier (MOPA)structure,a kilowatt level Yb-doped all-fiber laser with the output power of 1024 W and the wavelength of 1.08μm is obtained when the maximum pump power is 1496W,and the beam quality tested M2 is 1.24 and optical-optical conversion efficiency is68.5%.The thermal effects for high power fiber lasers are studied,and the power limit of fiber lasers by the thermal degradation of coatings is theoretically simulated.The radial temperature distribution of fibers was simulated under different cooling condi-tions.To solve the problem that simulated results are inconsistent with experimental results,the fusion splicing method of 20/390 μm passive optical fiber and 20/400 μm Yb-doped fiber is optimized and the cooling technology is studied experimentally.The surface temperature at the pump light launching end splice of the booster amplifier is about 60℃.【总页数】5页(P790-794)【作者】董繁龙;葛廷武;张雪霞;王智勇【作者单位】北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心，北京100124;北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心，北京 100124;北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心，北京 100124;北京工业大学激光工程研究院国家产学研激光技术中心，北京 100124【正文语种】中文【中图分类】O436;TN252;TN248.1【相关文献】1.1KHz全光纤双程结构掺Yb3+脉冲光纤放大器 [J], 张鹏;宁鼎;黄榜才2.基于MOPA结构的1120nm掺Yb光纤放大器 [J], 刘晓娟;付圣贵;郭立萍;韩克祯;周柏君3.使用FBG及更短光纤的高效Er^(3+)Yb^(3+)共掺双包层光纤放大器(英文) [J], 董淑福;杨玲珍;程光华;陈国夫4.适用于光纤放大器的Er^(3+)-Yb^(3+)共掺双包层光纤 [J], 张强;李进延;唐仁杰5.基于M型掺镱光纤的近单模2kW光纤放大器 [J], 林贤峰;张志伦;邢颍滨;陈瑰;廖雷;彭景刚;李海清;戴能利;李进延因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺Yb3+双包层光纤激光器的理论及实验研究
第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月1Vr01．36Suppl er ne nt I】[1|弧d and Las er Engi nee血g Jun．2007掺Y b3+双包层光纤激光器的理论及实验研究戴贤哲，罗正钱，叶陈春，蔡志平，李齐波，康赞(厦门大学电子工程系，福建厦门361005)摘要：文中报告了掺Y b3+双包层光纤激光器的理论和实验研究工作。
在稳态条件下，基于速率方程推导了掺Y b3+双包层光纤激光器在强泵浦条件下的简化型解析解。
实验上，利用975nm大功率半导体激光作为泵浦源，采用单端泵浦技术，获得孑88w波长为1082．4I l I I l的连续激光输出，斜效率高达84．4％。
实验结果与理论的简化型解析解相比较，两者基本一致。
关键词：光纤激光器；双包层光纤；解析解中图分类号：TN248文献标识码：A文章编号：l007．2276(2007)增(激光)0032．04T heoI．et i cal and exper i m ent al st udy of Y b3+．dopeddoubl e．cl ad6ber l as erD M)【i锄-zhe，I I的zhe ng—qi a n，YE C hen-chu n，C ai Z l l i-pi ng，Li Q i-bo，K锄g Y un(D epam I屺nt of Ek：t r o ni c Engi l溉衄培。
Ⅺ枷en uI li V哪it y')(i锄％361005，chi Im)A bst r act：St udi es of Y b3+一doped doubl e—c l ad丘ber l硒er s(Y b．D C FL)ar e r e por t ed．U nde r也est eady—s t at e c ondi t i ons，a si m phf i ed a na l yt i c s ol ut i on is de duce d i n m e s t r ongl y puI I]l p ed con di t i on bas ed on Ⅱ1e r a t e equat i ons．U si ng a975nm l a se r di ode(L D)as m e pum p s our ce，w e obt a i l l e d88W C W out put 1硒er pow er at a w aV el e ngt h of1082．4nm i s obt aj ned．T he s l ope ef!f i c i enc y is a s l l i gh as84．4％．Thee xpe ri I nent al r e sul t s and m eor et i cal ones fI_om our aI l al yt i c s ol ut i on m at ch V ery w el l．K ey帅r ds：Fi ber l as er；Y b“一d叩ed doubl e—cl ad肋er；A nal姐c s01ut i onO引言双包层光纤激光器作为一种新型的高功率激光器件，由于光束质量好、效率高、易于散热等特点，在许多领域都具有巨大的应用前景，如激光加工、光通信、军事、医疗等领域。
掺铒光纤放大器的原理与应用毕业论文
掺铒光纤放大器的原理与应用毕业论文毕业设计（论文）报告题目掺铒光纤放大器的原理与应用掺铒光纤放大器的原理与应用摘要:光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
光纤通信具有通信容量大、传输速率高、使用寿命长,等诸多特点。
因而得到了普遍的应运，其中光放大器是光纤系统中的重要组成部分。
光纤放大器（简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。
本论文介绍了掺铒光纤放大器(简写EDFA)的相关理论。
首先对光纤放大器的种类进行大致的简介，其次阐述了掺铒光纤放大器的历史和发展，以及对掺铒光纤放大器工作原理进行了介绍。
重点关注了掺铒光纤放大器在现代光纤通信系统中的应运。
关键字：光纤、光纤通信、掺铒光纤放大器、应运Principles and applications of the erbium-doped fiberamplifierAbstract：Optical Fiber Communication, is the use of optical fiber to transmit light waves carry information in order to achieve the purpose of communication. Large capacity optical fiber communication with the communication, transmission rate, long life and many other features. And so it generally should be shipped, in which optical fiber amplifier is an important component of the system. Fiber amplifier is used in optical fiber communication lines. A new type of signal amplification to achieve all-optical amplifiers.This paper describes the erbium-doped fiber amplifier theories. First, erbium-doped fiber amplifier general introduction to the history and types of optical amplifiers and erbium-doped fiber amplifier operating principle was introduced. Focus on the erbium-doped fiber amplifier in a modern optical fibercommunication system should be shipped.Keywords:Fiber 、Optical Fiber Communication 、Erbium-doped fiber 、amplifier Should be shipped前言 (1)第一章绪论 (1)1.1 光纤通信系统中放大技术 (3)1.1.1光纤放大器的分类 (3)1.1.2 半导体光放大器 (4)1.1.3 光纤放大器 (6)1.2 掺铒光纤放大器的发展历史 (6)1.3 EDFA 的发展方向 (8)第二章掺铒光纤放大器的工作原理及性能参数 (10)2.1掺铒光纤放大器的介绍 (10)2.1.1 EDFA放大器的组成 (10)2.1.2 EDFA的放大原理 (11)2.1.3 EDFA的基本性能 (12)2.2 EDFA的优缺点 (12)2.3 EDFA的主要应用形式. (14)2.4 EDFA的增益特性 (15)第三章 EDFA在密集波分复用系统中应用与研究 (18)3.1 波分复用（WDM）的基本概念 (18)3.1.1 波分复用系统的组成 (18)3.1.2 EDFA在WDM系统中的应用 (19)3.1.3 WDM系统对EDFA的要求 (19)3.1.4 密集波分复用（DWDM）原理概述 (21)3.2 EDFA在密集波分复用（DWDM）系统中应用的分析 (22)3.2.1 EDFA在DWDM系统中的作用和应用方式 (22)3.2.2 DWDM中对EDFA的主要性能要求 (25)第四章总结 (27)致谢 (28)参考文献人类传播信息方式是多种多样的。
低重复频率脉冲掺镱光纤放大器
低重复频率脉冲掺镱光纤放大器伍波;杨泽后;黄彪;赵晓军;樊冬;周鼎富;侯天晋【摘要】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.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2009(033)005【总页数】3页(P532-534)【关键词】激光技术;光纤放大器;主振功率放大;掺镱光纤【作者】伍波;杨泽后;黄彪;赵晓军;樊冬;周鼎富;侯天晋【作者单位】西南技术物理研究所,成都,610041;西南技术物理研究所,成都,610041;西南技术物理研究所,成都,610041;四川大学,电子信息学院,成都,610064;西南技术物理研究所,成都,610041;西南技术物理研究所,成都,610041;西南技术物理研究所,成都,610041【正文语种】中文【中图分类】TN722引言随着双包层光纤和大功率半导体激光器的广泛应用，大功率光纤激光器与进入了一个蓬勃发展的阶段，也极大地推动了脉冲光纤激光器与放大器的发展。
具有一定重复频率、高能量脉冲输出的脉冲光纤激光器与放大器已经成为当前人们的研究热点之一。
主振功率放大(master oscillator power amplifier,MOPA)方式是获得窄脉宽、高峰值功率脉冲输出的有效方式[1-2]。
脉冲光纤放大器以工作频率可以分为高重复频率与低重复频率脉冲光纤放大器两种。
全光纤结构脉冲光纤放大器
全光纤结构脉冲光纤放大器1 引言脉冲光纤激光器是以光纤为增益介质，将谐振腔内的存储能量在极短时间内释放输出，使输出激光的峰值功率比连续激光提高了几个数量级，更能满足实际应用。
随着双包层光纤和大功率半导体激光器（LD）的技术成熟，光纤激光器进入了一个蓬勃发展的阶段，单纤连续激光输出的功率已经大于1000kW。
同时脉冲光纤激光器的研究也获得了飞速发展，一定重复频率、高能量的脉冲光纤激光器已经成为当前的研究热点之一。
大模场面积掺杂双包层光纤中的高存储能量，极大地提高了脉冲光纤激光器的输出能量和峰值功率。
在调Q技术的脉冲光纤激光器中，由于分立元器件的插入损耗较大，在双包层光纤中仅实现了脉冲能量数mJ的激光输出。
主振荡功率放大技术（MOPA）的脉冲光纤放大器，由于具有高斜率效率、易于获得高脉冲能量和高峰值功率、输出脉冲特性由种子光源决定等优点，已经成为高能量脉冲激光输出的主要方式。
F. D. Teodiro等人采用单级放大结构，实现了重复频率8KHz、峰值功率300kW的脉冲激光输出。
接着，结合掺镱光子晶体光纤和多级脉冲放大技术，实现了峰值功率1.5兆瓦、近衍射极限（M2＝1.05）的脉冲激光输出。
2005年，，密西根大学利用多级脉冲光纤放大技术，已经实现了波长1064nm、单脉冲能量82mJ（500ns），峰值功率2.4兆瓦（4ns）的脉冲激光输出。
国内，清华大学利用脉冲激光泵浦的光纤放大，实现了重复频率200Hz、脉冲能量138µJ、峰值功率167kW的激光输出。
上海光机所也获得了重复频率100kHz、平均功率133W的脉冲放大激光输出。
短脉冲光纤激光器随着输出的脉冲激光功率越来越高，加上其独特的光纤输出、高光束质量、结构紧凑等优势，它正广泛运用于工业加工、医疗、激光雷达、太空通信等领域。
仅2005年，工业用光纤激光器的销售额增长了33％，其中75％用来取代固体激光器。
在激光打标的近15000个发货量中，三分之一是光纤激光器，这一趋势还将继续高速发展。
连续工作方式下掺Yb光纤放大器的增益与噪声特性研究
子 光要求 有极 高的信 噪 比 ，这 就要求 对 ＹＤ Ａ 的噪声 特 性进 行 全 面 的研 究 ，对 噪声 的抑 制 方案 做进 一 Ｆ
步 的研究 。笔者 对连 续工作 方 式下 掺 Ｙｂ光纤 放大 器 的增益 与 噪声 特性 进 行理 论研 究 ，从 描 述掺 Ｙ ｂ光 纤 放大器 的速率 方程 与光传 输 方程 出发 ，计算 了掺 Ｙ ｂ光纤 放 大器 的增益 与噪 声指 数 ，讨论 了在 ９ ５ ｍ ７ｎ 泵 浦光 的作 用下 ，泵 浦功率 、器件长 度对 放大 器增 益和 噪声指数 的影 响 。
［ 要 ］ 对 连 续 工 作 方 式 下掺 Ｙ 摘 ｂ光 纤 放 大 器 的 增 益 与 噪 声 特 性 进 行 理 论 研 究 ，从 描述 掺 Ｙ ｂ光 纤 放 大 器
的速 率 方 程 与光 传 输 方 程 出发 。计 算 了掺 Ｙ ｂ光 纤 放 大 器 的 增 益 与 噪 声 指 数 ， 讨 论 在 ９ ５ ｍ 泵 浦 光 的 作 ７ｎ 用 下． 泵 浦 功 率 、器 件 长 度 对 放 大 器 增 益 和 噪 声 指 数 的 影 响 。
１ 理 论 分 析
图 ｌ为 ＹＤ Ａ 的简单 模 型图 。 中 ， ； Ｐ 代 Ｆ 图 Ｐ和 ：
表 中心频 率 的输 入 和 输 出 信 号 光 功率 ； Ｂ Ｐ ＋和 Ｐ旺 ＿分别 代表 中心 频 率 为 、 宽度 为 △ 内 的正 向 和反 向受 激 放 大 自发 辐 射 功 率 ； Ｐ。为 泵 浦 功 率 ； Ｇ
为 了计算 噪声 指数 ， 需要 对 ＹＤ Ａ中 的正 向和反 向的受 激放 大 自发辐射 功率 Ｐ ＋和 Ｐ Ｓ 的变化 规 Ｆ ＡＥ －
±［ （ Ｎ 一 （ Ｎｌ ） Ｐ ｓ ） ） （） ） （ ］ ｌ ， ± Ａ吐（
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Ｖ ｏ ｌ ． ３ ８Ｎ ｏ ． １ ２ Ｄ ｅ ｃ ｅ ｍ ｂ ｅ ｒ２ ０ ０ ９
全光纤瓦级纳秒脉冲掺 Ｙ ｂ 放大器
， ａ ａ ｂ ａ ２ ａ ａ ａ 刘丰年１ ， 徐玲玲１ ， 范万德１ ， 黄榜才１ ， 姜明顺３， 刘波１ ， 开桂云１ ， 袁树忠１
摘 要： 采用 单 模 放 大 和 包 层 抽 运 放 大 的 级 联 方 式， 在 主 振 荡 功 率 放 大 系 统 中， 将平均功率 脉宽 ２ 峰值功率 ０． ５ｍＷ、 ０ｎ ｓ以 及 重 复 频 率 为 ５ ０ｋ Ｈ ｚ 的 光 脉 冲 安 全 放 大 到 平 均 功 率 ０． ６ Ｗ、 相应增益为 ３ 放大输出的脉冲信号信噪 比为 ３ 脉冲 形状基 本没 有 ６ ０ ０ Ｗ 的脉冲输出 ． ０． ８ｄ Ｂ． ０ｄ Ｂ， 发生畸变 ． 在前置 放 大 结 构 中 抽 运 光 通 过 级 联 熔 融 拉 锥 型 波 分 复 用 器 耦 合 ， 有效确保了抽运源 （ 的正常工作 ． ９ ７ ６ｎ ｍ） 关键词 ： 光纤放大器 ； 级联波分复用器 ； 脉冲放大 ； 隔离度 ； 信噪比 ； 信号增益 中图分类号 ： ＴＮ ２ ５ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： （ ） １ ０ ０ ４ ４ ２ １ ３ ２ ０ ０ ９ １ ２ ３ ０ ５ ７ ４
３＋ 离子具有简单的能级结构 （ 只包含两个多重 于Ｙ ｂ ２ 态展 开 的 能 级２Ｆ 和大的能级间隔（ 约 ／ ／ ５ ２ 和 Ｆ ７ ２） ３＋ 使掺 Ｙ 光纤激光器及放大器具有 １ ００ ０ ０ｃ ｍ ） ｂ 很高的转换效率 ． 因 此， 为 获 得 高 功 率 的 脉 冲 输 出， －１ ３＋ 掺Ｙ 光纤就成为了脉冲放大器的首选增益介 ｂ
０ 引言
高功率 、 短脉冲激光在工业加工 、 激光武器以及 从而使得脉冲激 科学研究等领域有 着 广 泛 的 应 用 ， 光器和放大器得到 快 速 发 展 ． 其中掺稀土光纤放大 器因其效率高 、 阈值低 、 可调谐 、 紧凑小巧 、 以及散热 性能好等优点而备受关注 ． 与其它稀土离子相比 ， 由
承受功率值允许的 条 件 下 ， 可以级联多级单模放大 从而得到更高的单脉冲能量 ． 系统 ，
１ 实验装置
如图 １ 为级联单模放大和包层抽运放大的主振 荡 功 率 放 大 系 统 实 验 结 构． 所用的脉冲种子源 （ ） 为工作在 １０ 带尾纤的商 Ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄｓ ｅ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ６ ４ｎ ｍ、 业化激光 器模块 ． 该 模块由 ７． ５Ｖ 的直 流驱 动 电 压 提供增益 ， 采用重 复 频 率 为 ５ 、 脉宽２ 、 电 ０ｋ Ｈ ｚ ０ｎ ｓ 压 ２Ｖ 的电脉冲信号触发 ， 输出平均功率 ０． ５ ｍＷ 、 重 复频率５ 、 脉宽约为２ 前 ０ｋ Ｈ ｚ ０ｎ ｓ的光脉冲信号 ． 置单模放大部分用 ９ 抽运源 ７ ６ｎ ｍ的Ｌ Ｄ 作抽运源 ． 最大输出功率为 ３ 增益光纤为 Ｎ ０ ０ｍＷ． ｕ ｆ ｅ ｒ ｎ 公司 生产的型号为 Ｓ Ｍ Ｙ Ｓ Ｆ Ｈ Ｉ的单模掺镱 光纤 （ Ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｇ ， 在９ Ｍ ｏ ｄ ｅＹ ｔ ｔ ｅ ｒ ｂ ｉ ｕ ｍ Ｄ ｏ ｅ ｄ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ， Ｓ ＭＹ Ｄ Ｆ） ７ ６ｎ ｍ ｐ 波长处吸收系数为 ２ ／ 纤芯直径 ６μ 数值 ５ ０ｄ Ｂ ｍ， ｍ， ／ 孔 径 ０． １ １． ９ ８ ０ １０ ６ ０ｎ ｍ ＷＤＭ 最 大 隔 离 度 为 本文基于文献 ［ ］ 中所提到的级联两个 拉锥 ２ ０ｄ Ｂ． １ １ 形波分复用器来提高 ９ ／ ８ ０ １０ ６ ０ｎ ｍ 隔离度的方法 ， 有效地降低了后向抽运光与信号光对放大系统的泵 所用隔离器（ ） 在工作波长 源造成 的 危 害 ． Ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ 回损为５ １０ ６ ４ｎ ｍ处 的 最 大 隔 离 度 为 ４ ９ｄ Ｂ． ７ｄ Ｂ． 在后级双包层放大系统中由工作在 ９ 最 大工 １ ５ｎ ｍ、 作电流 ８． 最 高 输 出 功 率 为 ６． ５Ａ、 ５Ｗ 以 及 带 多 模 输出尾纤 （ ／ 的Ｌ 抽运光 １ ０ ５ １ ２ ５μ ｍ） Ｄ 提 供 抽 运 源． 和信号光通过中电集团 ４ ６ 研究所提供的抽运／信号 合束器 （ ／ ） 耦合进双包层光 Ｐ ｕ ｍ Ｓ ｉ ｎ ａ ｌＣ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ ｒ ｐ ｇ 该合束器输出端 的 无 源 圆 形 双 包 层 光 纤 与 后 面 纤． 内包层为八角 形 的 掺 Ｙ ｂ双包层光纤（ Ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅＣ ｌ ａ ｄ ， 的数值 孔 径 能 很 好 匹 配 ． Ｄ Ｃ Ｙ Ｄ Ｆ） Ｙ ｂ Ｄ ｏ ｅ ｄＦ ｉ ｂ ｅ ｒ ｐ 所用双包层掺 Ｙ 纤芯／内包 ｂ 光纤也为 ４ ６ 所拉制 ，
［ １ ２］
双包层掺 Ｙ ｂ 光纤在两个泵源同时 开启时 经 过 功 率 衰减后的 Ａ Ｓ Ｅ 以及整个 ＭＯ Ｐ Ａ 放大系统的输出光 谱比较 ． 从同一条件下监测到的 Ａ Ｓ Ｅ 谱和整个 信号 光 放 大 后 对 ＭＯ Ｐ Ａ 系统输出的光谱可以得 到 ： 在 １０ Ａ Ｓ Ｅ的抑制在 １０ ４ ０ 波段达 １ ８ｄ Ｂ 以上 ， ６ ０ｎ ｍ 波段也达到了 １ 经双 包 层 放 大 后 ， 输出信号的 ０ｄ Ｂ． 信噪比为 ３ 与图３种子模块输出的信号光谱 ０ｄ Ｂ． 图相比 ， 仅下 降 了 ６ｄ 因此保持了较好的信号质 Ｂ， 当９ 得到的放 量． １ ５ｎ ｍＬ Ｄ 驱 动 电 流 为 ７． ５ Ａ 时， 大信号输出功率约为 ０． 如果在前置放大系统 ６ Ｗ． 那么从后级双包层放大输出 中级联多级单模放 大 ， 的脉冲平均功率会更高 ．
质
对于脉冲掺 Ｙ 解决全光纤化问 ． ｂ 放 大 器， 题和放大过程中后向的抽运光与信号光对整个系统
３＋
［ ］ １ １ ０
的泵源造成的危害是目前研究的重要课题
． 本文采用单模放大和包层抽运放大的级联方
［ ４ ５， ８ １ ０］
式， 实现了纳秒脉冲放大器的全光纤化 ． 同时利用两 个波 分 复 用 （ ， Ｗ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｔ ｈＤ ｉ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎＭ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ｐ ｇ ＷＤＭ ）级 联 来 耦 合 抽 运 光 ，有 效 保 护 了 泵 源 （ 在该 主 振 荡 功 率 放 大 （ ９ ７ ６ｎ ｍ） ． Ｍ ａ ｉ ｎＯ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 系 统 中， 将平均功率 Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒＡｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｎ ＭＯ Ｐ Ａ） ｐ ｙ ｇ 峰值功率 ０． 脉宽２ ０． ５ｍＷ 、 ５ Ｗ、 ０ｎ ｓ以 及 重 复 频 率 为５ 峰 ０ｋ Ｈ ｚ的脉冲安全放大到平均功率０． ６ Ｗ、 值功率 ６ 相应增益为 ３ 信 ０ ０ Ｗ 的脉冲输出 ． ０． ８ｄ Ｂ， 噪比为 ３ 在前置放大的隔离器和波分复用器 ０ｄ Ｂ．Fra bibliotek ３ ０ ５ ８
光 子 学 报
３ ８卷
图 １ 级联单模放大和包层抽运放大的主振荡功率放大系统 Ｆ ｉ ． １ Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒｏ ｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒｐ ｏ ｗ ｅ ｒａ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｇ ｐ ｇ ｐ ｙ
２ 实验结果与讨论
在前置放大实验中 ， 出于对泵光吸收情况考虑 ， 选择了长度为 ３ｍ 的 增 益 纤 （ 能充分吸收泵光） 选 ． 择９ 确保尽 ７ ６ｎ ｍ 泵源的最大输出功率为 ２ ０ ０ｍＷ， 可能得到较大的放 大 信 号 光 功 率 和 信 噪 比 输 出 ． 从 前级放大输出的信号光功率约为 ８ｍＷ． 前置放大后的输出信号经后级包层抽运进一步 放大 ． 为确保光谱仪在较高光功率情况下安全工作 ， 将斜头输出端通过 法 兰 盘 与 另 一 单 模 跳 线 对 接 ， 从 而达 到 功 率 衰 减 的 目 的 ． 图２是单模掺 Ｙ ｂ光纤和
图 ２ 单模掺 Ｙ ｂ 光纤和双包层掺 Ｙ ｂ 光纤在两个泵源 同时开启时的 Ａ Ｓ Ｅ 谱与整个 ＭＯ Ｐ Ａ 放大系统的 输出光谱比较 Ｆ ｉ ． ２ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ａｏ ｆ ａ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄｓ ｉ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｄＡ Ｓ Ｅ ｇ ｐ ｐ ｇ ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｐ
图 ３ 脉冲种子模块输出光谱 Ｆ ｉ ． ３ Ｏ ｕ ｔ ｕ ｔ ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍｏ ｆｏ ｒ ｉ ｉ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ ａ ｌ ｇ ｐ ｐ ｇ ｇ
１ ２期
刘丰年 ， 等： 全光纤瓦级纳秒脉冲掺 Ｙ ｂ 放大器
层（ ／ 数 值 孔 径 为 ０． ／ 在９ １ ０ １ ２ ５μ ｍ） １ ４ ０． ４ ６． １ ５ｎ ｍ 波 长处吸收系数约为３ｄ ／ 在１０ Ｂ ｍ． ４ ０ｎ ｍ～ １０ ７ ０ｎ ｍ 增益不平坦度小于 ３ｄ 研究该双包层掺镱光纤的 Ｂ． 增益特 性 发 现 ： 当 增 益 光 纤 长 度 大 于 ３ ｍ 时， Ａ Ｓ Ｅ 谱的峰值在 １０ 因此为了 ７ ０ｎ ｍ～１０ ８ ０ｎ ｍ 范围内 ． 利用 ２ｍ 长度 提高在 １０ ６ ４ｎ ｍ 波长处的增益水平 ， 的双包层掺镱光纤 提 供 增 益 ． 并将尾纤处的涂敷层 剥除， 涂上高折射率材料以滤除剩余抽运光（ Ｐ ｕ ｍ ｐ ） ． 整个放大系统通过特制斜头输出 ． Ｄ ｕ ｍ ｐ 在进行掺 Ｙ ｂ 光 纤 激 光 器 或 放 大 器 的 实 验 中， 因抽运光 （ 波 长 与 激 光／信 号 光 波 长 ９ ８ ０ｎ ｍ 左 右） （ 相隔较近 ． 对于隔离度为２ １０ ６ ０ｎ ｍ 左右 ） ０ｄ Ｂ左 右的普通拉锥形 ＷＤＭ 来 说 ， 光路中不可避免的反 因此在实验中 Ｌ 馈很容易对 Ｌ Ｄ 造 成 伤 害． Ｄ 被烧 毁的现象时有发生 ． 基于以上情况 ， 一种隔离度超过 但这种隔离度较 ５ ０ｄ Ｂ 的膜片 式 ＷＤＭ 应 运 而 生 ． 高的 ＷＤＭ 由于膜片很 难 承 受 高 功 率 ， 在实际应用 尤其是在脉冲放 中膜片式 ＷＤＭ 本身就 容 易 烧 坏 ． 大实验中 ， 峰值功率达到几十 Ｗ 就能致使 ＷＤＭ 受 损． 综合以上因素考虑 ， 本文在实验中采用两个隔离 度都在 ２ 因此对 ０ｄ Ｂ 左 右 的 拉 锥 形 ＷＤＭ 级 联 ， ／ 完全能确保 ９ ８ ０ １０ ６ ０ｎ ｍ 隔离度可达 ４ ０ｄ Ｂ 以 上． 同 时脉冲信号从 第 二个 ＷＤＭ 输 入 ． Ｌ Ｄ 安全 工 作 ． 实验研究发现 ： 拉 锥 形 的 ＷＤＭ 与 膜 片 式 ＷＤＭ 相 比， 尽 管 隔 离 度 较 低， 但承受的峰值功率值要高 一些 ．