针对单频激光在放大过程中线宽展宽的问题, 对1 550 nm单频铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)中种子光功率和温度对输出线宽的影响进行了实验研究。实验对比了不同种子光功率、增益光纤温度下, 放大后线宽的变化情况。实验结果表明, 获得相同输出功率时, 提高的种子光功率会增加输出信噪比(SNR), 并降低放大后线宽展宽的程度。当种子光功率确定时, 增益光纤温度也会影响输出线宽。在相同泵浦功率下, 增益光纤温度上升会提高放大器的效率和增加受激自发辐射(ASE)强度, 但会使输出线宽的展宽增加。同时, 分析了种子光功率和温度影响EYDFA输出线宽的原因, 认为ASE是影响线宽展宽特性的原因之一。

通过对普适于不同内包层边界条件下的热传导方程进行推导和求解, 得到了不同内包层形状的双包层增益光纤所对应的掺铥光纤放大器的三维热分布。计算结果表明, 双包层光纤不同内包层形状可导致纤芯处的温度差高达107 K。同时, 信号光与泵浦光功率的比值决定了温度最高点和熔接点的距离, 在泵浦光功率为100 W、信号光功率为10 mW的情况下, 两者之间的距离可达30 cm。通过分析不同内包层形状的双包层光纤的径向与轴向的热分布情况发现, 相较于其他内包层形状的双包层光纤, 偏芯型双包层掺铥光纤因其具有较低的最高温度、较高的泵浦效率和高斯型横截面热分布而较适用于掺铥光纤放大器。

系统研究了利用稀土掺杂的石英光纤作为激光增益介质来实现分布布拉格反射式单频光纤激光器。实验中, 分别将掺有Nd3+、Yb3+、Er3+/Yb3+和Tm3+的商用石英光纤, 熔接到激光谐振腔中, 实现了基于石英玻璃光纤的光纤激光系统在多波段的单纵模运转。对各光纤激光器的单频特性进行了研究, 其中, 激光器线宽可达几十千赫(特别是对于Er3+/Yb3+共掺光纤激光器, 其线宽窄于7 kHz), 激光系统的强度噪声接近于散粒噪声极限, 实验中获得了激光波长由930 nm到2 ?滋m的单频光纤激光器。实验结果证明: 商用的稀土掺杂石英光纤能够作为有效的增益介质来实现短腔型单频光纤激光器。同时, 通过进一步的系统集成, 基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器将得到更加广泛的应用。

在低重复率、高能量脉冲的应用场合，光纤放大器中采用脉冲泵浦的方式具有重要意义.本文模拟了脉冲泵浦方式下掺镱双包层增益光纤中放大自发辐射功率的动态变化，为优化脉冲泵浦方式提供了参考.通过有限元分析方法求解光纤中镱离子的速率方程和各光场的功率传输方程，模拟了正向泵浦条件下，泵浦脉冲开始后0~740 μs时间内光纤内部正向、反向放大自发辐射功率分布情况的动态变化以及光纤两端放大自发辐射输出功率随泵浦时间的变化.模拟结果发现了光纤两端正向、反向放大自发辐射功率增长速度的差异之处，以及光纤内部两种放大自发辐射功率分布动态演变的一些特征.