利用在中红外波段具有低损耗的ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)氟化物单模光纤搭建了全光纤结构的超连续谱光源，将超连续谱在长波方向扩展到中红外波段。系统以波长为1550 nm的纳秒脉冲半导体激光器作为种子源，采用主振荡功率放大结构实现了级联超连续谱产生。在前级超连续谱产生中将光谱预展宽到2.6 μm，再经掺铥双包层光纤放大器放大位于铥离子增益带宽内的光谱分量，最后抽运10 m长的ZBLAN单模光纤，在光纤色散和非线性效应的作用下，获得了光谱覆盖1.9~4.3 μm范围的中红外超连续谱输出，平均功率为185 mW。

基于速率方程的离散算法，分析了双包层Er3+/Yb3+光纤放大器增益动态的特性。研究了功率漂移与撤除信道数的关系及不同控制方式的控制效果。结果表明：信道撤除数量越多，放大器达到稳态的时间越长，功率漂移越大；泵浦控制方式下，泵浦功率的调整随撤除信道数的增加而增大，且抑制功率漂移的时间也随之增长；反馈控制方式下，功率漂移首先呈现振荡结构，抑制功率漂移的时间较短。

利用掺镱双包层光纤放大器对百皮秒单脉冲(重复频率1 Hz)进行了放大实验，分析了其放大过程中自相位调制对脉冲时域和频域特性的影响.采用小芯径(纤芯直径6.5 μm)掺镱双包层光纤作为增益介质，研究了放大器中从小信号增益到增益深度饱和整个变化过程中自相位调制引起的频谱展宽效应，并分析了SPM引起的脉冲波形和频谱光强分布的变化.采用布喇格光纤光栅扫描方法观察了其光谱的变化，解决了单脉冲光谱不易测量的问题.结果表明: 区别于无源光纤中的自相位调制效应，随着抽运功率的增加，百皮秒脉冲放大过程中增益饱和效应和自相位调制效应的共同作用，使脉冲频谱分裂成不对称双峰结构，且光强分布先向短波后逐渐向长波集中.

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-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。

利用数值算法计算了掺镱双包层光纤放大器分段泵浦方式下的稳态速率方程组，分析比较了双端泵浦和多段泵浦方式下的最佳光纤长度，最高温度和效率，并采用遗传算法对分布泵浦功率的大小和每段光纤长度同时进行了优化。结果表明，通过优化，大功率分段泵浦光纤放大器获得了较为平坦的温度分布，与双端泵浦相比，大大降低了最高工作温度，斜率效率略有下降。

Based on the rate equation, the amplification performance of small-mode-area (SMA) and large-mode-area (LMA) ytterbium-doped double-clad fiber amplifiers was studied using the finite-difference method. The Yb-doped double-clad fibers with the mode diameter 6.5 μm and 20 μm were used as the gain media for the amplification of narrow-band signals. Under the pump laser at the center wavelength of 915 nm, the relationships between output power and input signal power, pump power as well as fiber length, were discussed for SMA and LMA. Especially for LMA fiber amplifiers, it is important to choose the optimal fiber length. For the fiber amplifier with different mode diameters, the optimal pump power and fiber length were also analyzed. It is obtained that the critical pump power is about 4 W with the fiber length of 4 m, which is in accord with the experimental results. The results provide a theoretical guide to optimize fiber type and fiber length considering available signal and pump power, desired gain and mode requirement of fiber amplifiers.

报道了一种用于激光束相干合成的大模面积掺镱双包层光纤放大器的实验研究,采用后向抽运的方式,放大器输出功率为1.61 W,放大后信号光的3 dB线宽为0.027 nm,并保持了输入信号光的优良光谱特性.从实验上深入研究了在该种放大器中,剩余抽运光功率、前向输出功率、后向输出功率等随抽运功率变化的规律.实验研究的目标是探索相干合成的方法,所设计的输出激光束线宽既保证了足够的相干长度,同时又能有效抑制受激布里渊散射.

从掺镱(Yb)光纤放大器的功率传输方程出发,利用有限差分法对小模场面积(SMA)和大模场面积(LMA)掺镱双包层光纤放大器的放大特性进行了分析比较。采用模场直径(MFD)6.5 μm和20 μm的双包层掺镱光纤作为放大器增益介质进行窄线宽连续信号的放大,在915 nm激光抽运下模拟计算了大、小模场面积输出功率随输入信号功率、抽运光功率和光纤长度的变化特性,特别是对于大模场面积光纤放大器,最优光纤长度的选择至关重要;讨论了模场直径不同时的最优抽运功率和光纤长度的选择,得出4 m光纤放大时的临界抽运功率为4 W,理论与实验结果基本一致。为实际应用中根据信号光、抽运光、增益和模式等要求而选择光纤长度和类型等优化设计提供了理论依据。

应用FEMLAB软件模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性.计算了在915 nm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.与文献上的结果进行比较证明了该程序的有效性.

利用平均反转率迭代算法计算掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的稳态速率方程组,并采用遗传算法对分布泵浦功率的大小和每段光纤长度同时进行优化.评估函数中引入了每段光纤中最高温度的标准方差,以确保每段光纤中的最高工作温度是相同的.通过优化,7段泵浦的最高温度和标准方差分别为126.34 ℃和1.95 ℃ ,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为119.76 ℃和2.12 ℃.而未经优化的7段泵浦的最高温度和标准方差分别为147.12 ℃和21.37 ℃,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为139.95 ℃和20.83 ℃.计算结果表明:泵浦方式的优化降低了最高温度和标准方差,实现了光纤中温度分布的均匀性,并且通过增加泵浦段数可以进一步降低最高温度和平坦温度分布.