1 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
2 光通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
3 武汉邮电科学研究院有限公司，武汉 430074
4 中国移动通信有限公司，北京 100033
【目的】针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题，文章提出了基于远程泵浦光放大器（ROPA）遥泵技术的相位敏感光时域反射仪（φOTDR）分布式光纤传感系统。
【方法】采用偏振分集接收技术，获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题，分频带处理后抑制相干衰落与偏振衰落。应用高阶拉曼泵浦技术与级联遥泵放大技术，3个远程增益单元选取合适的增益介质长度，引入传输链路中适当位置，耦合远程泵浦单元发送的泵浦光与信号光使铒离子得到激励，实现信号光的无中继放大，解决了现有φOTDR单跨距传感距离不足的问题。
【结果】实验结果表明，采用同相正交（IQ）解调算法，压电换能器（PZT）加扰的100 Hz扰动信号可实现线性还原。
【结论】结果表明，文章所提系统可实现176.6 km超长单跨距振动信号传感，打破了现有φOTDR单跨距传感距离记录。前176 km振动曲线平稳且振幅低于0.4 rad，三维（3D）瀑布图中无扰动位置相对平稳，链路末端PZT加扰的扰动信号可准确感知。经快速傅里叶变换（FFT）处理后，100 Hz扰动信号的信噪比为8.9 dB。实验结果对于搭建超长跨距φOTDR传感系统提供了一定参考价值，对φOTDR系统的无中继超长距离传感发展具有一定意义。
分布式光纤传感技术 相位敏感光时域反射仪 远程泵浦光放大器 distributed optical fiber sensor technology φOTDR ROPA 光通信研究
2024, 50(2): 22007601
1 国防科技大学气象海洋学院，湖南 长沙 410073
2 海洋探测技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
光功率冗余不足及相位噪声增加是制约光纤水听器传输距离及探测性能的关键因素。基于光纤水听器全光模拟传输系统，建立远程放大相位噪声模型，设计大有效面积低损耗光纤组合传输链路，在100 km传输4波分×8时分复用系统中，远程放大引入的相位噪声仅为-98.1 dB@1 kHz（1 kHz为频率），优于常规单模光纤4.3 dB，模型的有效性得到了验证。将模型应用于150 km传输系统，对远程增益单元位置进行优化，获得了-93.2 dB@1 kHz的远程放大噪声性能。所提噪声模型及优化方法可应用于不带电中继的光纤水听器系统设计及研制中，对增大全光传输距离及提升远程探测性能具有重要意义。
光纤水听器 远程泵浦光放大 相位噪声 大有效面积低损耗光纤 光学学报
2023, 43(11): 1106001
华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
飞秒差频产生器(DFG)是一种获得宽谱中红外激光的有力工具。为了利用 DFG 产生更高瞬时带宽的中红外激光，可以使用窄带泵浦光、宽带信号光结合大信号光相位匹配带宽的非线性晶体或使用宽带泵浦光、窄带信号光结合大泵浦接受带宽的非线性晶体。研究表明，对于PPLN晶体，当泵浦光波长为1050 nm，闲频光波长在3.4 μm附近时，非线性晶体具有较大的泵浦接受带宽，仅使用均匀极化周期PPLN晶体即可获得宽谱中红外激光。基于高重复频率的掺镱光纤激光放大器系统，通过引入自相位调制效应，获得了中心波长为1050 nm的宽谱光源，将其作为DFG系统的泵浦源。利用飞秒脉冲在负色散光子晶体光纤中的拉曼效应，产生了中心波长为1525 nm的超短脉冲，将其作为DFG系统的信号源。在长度分别为1 mm和3 mm的PPLN晶体中，都获得了宽谱中红外闲频光输出，其－10 dB光谱覆盖范围分别为2.72～4.15 μm和2.87～4.08 μm。
国防科技大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
在核磁共振陀螺系统中, 需要用圆偏振光来泵浦碱金属(例如铷)原子, 使其产生极化。然而实际应用中的泵浦光不是理想的圆偏振光, 为了研究泵浦光椭圆度与铷原子极化率的变化关系, 推算了泵浦光经过四分之一波片后的表达式, 并由此得出泵浦光照射铷原子气室前的椭圆度, 建立了数值仿真模型, 研究了椭圆度对铷原子极化率的影响。同时通过实验得到了铷原子极化率与椭圆度的关系曲线。仿真和实验结果表明, 泵浦光椭圆度越大, 铷原子极化率越大, 随着椭圆度的进一步增大, 铷原子极化率增速变慢逐渐饱和; 此外, 相同的椭圆度下, 铷原子极化率随着泵浦光功率的增大而增大。
椭圆度 铷原子极化率 核磁共振陀螺 泵浦光 ellipticity Rb polarization NMRG pump beam 红外与激光工程
2018, 47(9): 0917001
中国电子科技集团公司第二十三研究所, 上海 201900
设计了一种用于探测光纤激光器系统中有源光纤中残余的弱泵浦光的方法。采用两种光纤探针对剥离涂覆层的有源光纤以及保留涂覆层的光纤进行了包层泄漏光的测试, 优选出锥形探针作为弱光探测的光纤探针, 并用该探针测得泄漏光与包层残余泵浦光的功率关系, 发现二者呈线性关系并有对应的比例系数。通过该光纤探针的方法可实现快速确定有源光纤在激光器中的使用最佳长度, 避免传统方法中对有源光纤进行多次切割、熔接再测试等操作, 极大地提高了测试效率并降低了测试成本。试验同时发现, 光纤探针在剥离涂覆层光纤上的探测效果优于未剥离涂覆层的光纤探测效果。
弱光探测 光纤激光器 有源光纤 包层泵浦光 low light detection fiber laser active fiber cladding pump 红外与激光工程
2016, 45(4): 0422002
1 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
2 总装备部西安军代局,陕西 西安 710032
为LDA侧面泵浦Nd∶YAG棒状固体激光器的优化设计、参数选取及后续试验提供了理论依据和参考,建立了环形侧面泵浦棒状介质泵浦光场分布数值计算模型，研究了LDA侧面泵浦固体Nd∶YAG激光器泵浦光场的分布特点。模拟分析了LDA的bar间距、玻璃管厚度、激光晶体半径等几个主要泵浦结构参数对泵浦光场分布的影响。通过对不同泵浦参数下泵浦光分布特性的数值计算，优化了LDA侧面泵浦固体激光器的泵浦结构参数，优化后的仿真结果表明：在泵浦距离为2 mm条件下，晶体直径为4 mm，玻璃管套筒厚度为1 mm，冷却水层厚度为1 mm时，泵浦光在晶体中心处强度相对值为40.8%，在晶体轴心附近分布比较均匀，且均匀分布区域相对较大。
激光二极管阵列(LDA) 侧面泵浦 泵浦光场分布 光场均匀性 laser diode array(LDA) side-pumped pump light distribution homogeneity of light field
1 郑州轻工业学院技术物理系,河南 郑州 450002
2 西安电子科技大学技术物理学院,陕西 西安 710071
利用有泵浦增益时的谐振腔衍射积分方程, 研究了二极管泵浦固体激光器中泵浦光对振荡光场的影响, 分析了泵浦光分布和泵浦光半径对振荡光场的影响。结果表明当泵浦光分布分别为均匀分布和高斯分布及椭圆高斯分布时, 最佳的泵浦分布为高斯分布; 对于高斯光束泵浦, 泵浦半径的变化会引起振荡光场的尺寸和形态的变化。定量分析结果表明泵浦半径在一定范围内变化时, 振荡光斑半径均随泵浦光半径的增大而减小。在实际的DPL设计中需要根据对振荡光的要求进行泵浦光的优化设计。
激光二极管泵浦固体激光器(DPL) 泵浦光 光场运动方程 振荡光场 diode pumped solid-state laser pumping light the equation of laser field oscillating field
建立了激光二极管阵列快轴垂直于薄片表面、对快轴压缩、环绕侧面泵浦复合薄片激光器的数值模型。依据激光二极管阵列的输出光束特性, 运用有限元法, 得出了薄片内的泵浦光、温度和热应力分布。分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明：热破坏主要为复合面外侧的拉伸破裂；温度和应力的上升时间和恢复时间随泵浦功率的变化不明显, 随换热系数的增大而减小, 存在一个最佳的换热系数；考虑热力学参数温度相关性的稳态温度和应力要大于不考虑热力学参数温度相关性时的值。
复合薄片激光器 激光二极管阵列侧面泵浦 泵浦光分布 瞬态温度分布 热应力分布 有限元法 composite thin disk laser LDA side-pumping pump distribution transient temperature distribution thermal stress distribution finite element method
