1 兰州理工大学 电气工程与信息工程学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学 理学院, 甘肃 兰州 730050
理论分析了波长为2 µm的掺铥光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)对激光输出性能的影响,研究了双包层掺铥光纤在793 nm的泵浦波长和1.9~2.1 µm的激光工作波段的光模分布、有效折射率、有效模场面积和归一化频率,数值计算了在1.9~2.1µm的激光工作波段双包层掺铥光纤中的布里渊频移和布里渊增益谱等SBS特性。利用增益光纤中的受激布里渊散射理论模型,研究了受激布里渊散射对掺铥光纤放大器激光输出性能的影响。在DTDF-10/130双包层掺铥光纤中,使用功率为100 W、波长为793 nm的连续光作为泵浦,可对波长为2 μm、功率为0.01 W的连续信号光进行放大。当泵浦光功率填充因子为0.01、0.02和0.03时,信号光的最大输出功率分别为25.27 W、31.08 W和34.06 W。对应的最佳双包层光纤长度为2.66 m、2.02 m和1.75 m,由受激布里渊散射产生的斯托克斯光功率分别为1.68 W、1.39 W和1.14 W。结果表明,在掺铥光纤放大器中使用泵浦光功率填充因子大的双包层光纤可以降低光纤长度,从而减小受激布里渊散射对信号激光输出功率的影响。本文的数值模型可以对光纤放大器的光纤长度进行优化,对提高实验效率、降低实验成本具有重要价值。
受激布里渊散射 双包层 掺铥光纤 放大器 stimulated brillouin scattering double-clad thulium-doped fiber amplifier
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876
布里渊光时域分析仪(BOTDA)因其长距离分布式传感的优势而得到学术界和产业界的广泛研究与应用,光脉冲编码技术可以在不牺牲空间分辨率和测量时间的前提下辅助BOTDA进一步实现可观的信噪比提升,被认为是最高效(高信噪比提升和低硬件成本)的性能提升方法之一,具有显著的优势和应用前景。本文围绕基于光脉冲编码技术的BOTDA,介绍了用于分布式光纤传感领域的几种主流的光脉冲编码技术的原理,综述了近些年基于光脉冲编码的BOTDA传感系统的研究进展。
光纤光学 分布式传感器 受激布里渊散射 光脉冲编码
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444
相对于常见的多波长激光器,正交偏振多波长激光器可输出相邻波长偏振正交的多波长激光,可有效消除密集波分复用(DWDM)系统中相邻波长信道的干扰,在光纤传感、光纤通信和光谱检测领域中具有广泛应用。基于保偏光纤(PMF)中的受激布里渊散射(SBS)的轴向偏振牵引效应,设计并实现了具有单倍和2倍布里渊频移(BFS)间隔的偏振正交分插复用多波长布里渊随机光纤激光器(OPI-MWBRFL)。首先,采用3 km长PMF布里渊随机激光腔,实现了7个波长的单BFS间隔正交多波长激光输出,相邻波长偏振消光比不低于33 dB。其次,通过级联21 km长距离单模光纤(SMF)布里渊随机激光腔和3 km长PMF随机腔,实现了具有2倍BFS间隔的正交多波长(4个波长)激光输出,相邻波长偏振消光比可达34 dB。所实现的偏振正交方案由PMF中的SBS轴向偏振牵引的物理机理决定,因此不仅可以实现优良的波长间偏振正交,而且对系统的偏振准直要求低,具有良好的工作稳定性。系统监测实验验证了OPI-MWBRFL系统的良好稳定性。
激光器 正交偏振分插复用 保偏光纤 非线性偏振牵引 受激布里渊散射 中国激光
2023, 50(23): 2301012
1 河北工业大学 能源与环境工程学院,天津 300401
2 河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室,天津 300401
3 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
4 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
5 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150009
受激布里渊散射相位共轭镜(SBS-PCM)因能实时补偿静态和动态波前畸变、提高光束质量,在激光领域受到广泛关注,但仍存在高功率泵浦下引发损伤和输出光束质量下降的问题。液体增益介质具有高增益、高抗损伤阈值和尺寸拓展性强的特点,目前是高能高功率激光领域最广泛应用的SBS介质,但随着注入功率的提升,热效应引发的液体介质热对流会导致反射Stokes光中出现波前畸变,降低了其光束质量补偿效果。文中发展了高功率泵浦下介质池内热对流的数值模型,定量分析了热对流强度随相互作用时间的变化规律,着重探讨了泵浦光重复频率对热对流强度分布的影响,并结合热对流强度解释了光斑畸变程度。研究结果表明:泵浦光注入初期,热对流强度在达到极值后小幅下降最后趋于稳定;泵浦光重复频率是影响热对流强度的重要因素,热对流强度与重复频率呈正相关;随着热对流强度的增强,光斑偏移程度逐渐增大。文中从液体介质流动性角度分析了泵浦光重复频率与介质热对流的关系,对完善光热效应模型提供了新的研究方向。
受激布里渊散射 相位共轭镜 热对流 热效应 二次流 stimulated Brillouin scattering (SBS) phase conjugate mirror thermal convection thermal effect secondary flow 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230415
红外与激光工程
2023, 52(8): 20230421
1 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
2 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
3 天津市电子材料与器件重点实验室,天津 300401
布里渊散射是指入射到介质的泵浦光束与介质内的弹性声波声子发生相互作用而产生的三阶非线性光散射现象。在受激布里渊散射(SBS)脉冲压缩过程中,时域脉宽压缩研究较为广泛,但压缩过程中频域线宽变化与介质粘度、折射率等特性密切相关,因此文中研究聚焦单池结构下SBS脉冲压缩过程中介质FC-770产生的Stokes线宽变化影响因素,发现随着泵浦能量的增加,Stokes线宽先迅速增加后逐渐压窄至400 MHz左右,而随着产生池前透镜焦距的逐渐减小,Stokes线宽迅速压窄,且随能量变化线宽变化范围减小,最后探究了入射激光线宽对Stokes线宽变化的影响因素,得出介质FC-770产生的Stokes线宽值与入射激光线宽呈正比例关系,入射激光线宽值由280 MHz变化到450 MHz左右时,输出的Stokes线宽值由500 MHz变化到680 MHz左右。
受激布里渊散射 脉冲压缩 线宽 介质FC-770 stimulated Brillouin scattering pulse compression linewidth medium FC-770 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230402
1 南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室,江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,江西 南昌 330063
3 中国空间技术研究院西安分院,陕西 西安 710000
4 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 230026
受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应等非线性光学效应一直以来得到广泛研究。回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小模式体积,日益成为了非线性光学相关研究的重要平台之一。使用超精密加工技术制备了氟化钙晶体微腔,品质因子Q值达3.6×108。搭建了基于光学微腔的非线性光学的实验平台,在连续波泵浦的条件下激发了氟化钙晶体微腔中的受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应。实验中记录了级联布里渊、布里渊耦合四波混频、拉曼辅助克尔、超宽拉曼光频梳等丰富的非线性光学散射效应。结果表明超精密加工得到的氟化钙晶体微腔在非线性光学中有着优异的表现,是研究非线性光学的理想平台。
光学微腔 氟化钙晶体 非线性光学 受激布里渊散射 光频梳 光学学报
2023, 43(16): 1623021
1 上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
2 杭州爱鸥光学科技有限公司,上海 200240
高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和**功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下,不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一,本文针对受激布里渊散射效应展开,重点介绍基于光谱展宽的非线性效应抑制方法的不同方案与效果,综述利用相位调制展宽种子源光谱的发展历程,分析当前存在的问题并展望该技术的发展前景。
激光器 高功率窄线宽连续光纤激光器 光谱展宽 相位调制 受激布里渊散射效应 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500001
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230131
1 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
如何获得频率高、相位噪声低和稳定性高的微波信号一直都是微波光子学领域的研究热点。基于此,提出一种基于受激布里渊散射(SBS)的可调谐光电振荡器(OEO)。实验中光载波和泵浦光来自同一可调谐激光器,利用泵浦光的SBS对光载波的相位调制边带进行放大,通过改变可调谐激光器的输出波长使布里渊频移量发生变化,从而实现输出微波信号的可调谐。实验结果表明,所设计的OEO可以实现频率范围为10.13~10.65 GHz的信号输出,可调谐范围为520 MHz。结构中仅使用了一个相位调制器,无偏压输入器件的引入,这使得所设计的OEO稳定性较高。在20 min内频率漂移小于1 MHz,功率变化小于1.15 dB。
光学器件 光电子学 微波光子学 受激布里渊散射 光电振荡器 频率可调谐 光学学报
2023, 43(11): 1123002