1400nm拉曼光纖激光器的分析與實(shí)驗(yàn)研究 >oAXS\Ts  
王英，陳清川，楊小桃，周莉， 1dy"  
華中理工光學(xué)院 <fgf L9-  
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摘要：拉曼光纖放大器是下一代光學(xué)網(wǎng)落的重要組件。作為拉曼放大器的泵浦源，大功率拉曼光纖激光器是其中一種選擇。在本文中，我們理論上仿效拉曼光纖激光器并優(yōu)化了它的輸出功率參數(shù)，實(shí)驗(yàn)分析這種儀器。這種分析是以拉曼纖維激光器為模型并用四階龍格庫(kù)塔算術(shù)作模擬。這套實(shí)驗(yàn)裝置造出了不低于500mw的波長(zhǎng)為1428nm的輸出激光，這種激光產(chǎn)生于使用高非線性高效光纖，光纖布拉格光柵的拉曼共振腔并由1342nm固態(tài)激光器驅(qū)動(dòng)。 uXG$YDKqC  
檢索術(shù)語：拉曼光纖激光，受激拉曼散射，數(shù)值模擬 DsHm,dZ  
1，簡(jiǎn)介 zrC1/%T  
光纖中的受激拉曼散射給光通信鏈接的光信號(hào)放大提供了個(gè)非常令人感興趣的方法。這種由受激拉曼散射產(chǎn)生在光纖中得到的激光輻射就被稱為拉曼光纖激光。這種激光能產(chǎn)生幾乎所有波長(zhǎng)的輻射，特別是1.1-1.6um的光通信波段，而且輸出功率質(zhì)量高，其僅僅取決于泵浦的波長(zhǎng)。 [raj: 7yQ  
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這種拉曼光纖享受到了在光纖領(lǐng)域的三個(gè)新成果。 m'ZxmsFo  
1）高效拉曼散射的觀察。 zItGoJu  
2）激光二極管與高非線性高效光纖的發(fā)展。 P}!pmg6V  
3）感光光纖的發(fā)現(xiàn)和光纖布拉格光柵結(jié)構(gòu)技術(shù)的產(chǎn)生。 bl|)/)6o  
這些激光的發(fā)展即將滿足泵浦1.3~1.6um拉曼光纖放大器的需求，它為其他光纖放大器——這其中包括摻鉺激光放大器提供了泵浦源，為了放大波長(zhǎng)為1.55um的光通信信號(hào)，受激拉曼散射泵浦源應(yīng)該為1400nm波段。光學(xué)放大器在光纖通信系統(tǒng)，特別是光波分復(fù)用系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使得人們更看到了對(duì)拉曼光纖激光進(jìn)行研究的重要性，并為此付出巨大努力。 TD!c+${w  
所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出了將激光二極管用到拉曼光纖震蕩器的可能性。這兩者的結(jié)合可能產(chǎn)生一個(gè)簡(jiǎn)單高效，價(jià)格低廉的近紅外線光源。然而，二極管的空間形狀限制了高的耦合率。問題就在于我們得解決大功率激光輻射對(duì)單模光纖核心的耦合率。光纖布拉格光柵是現(xiàn)代拉曼光纖激光器的關(guān)鍵組件之一。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它可能高效的把大功率激光器的連續(xù)輻射轉(zhuǎn)換為拉曼激光，輸出我們想輸出的任何波長(zhǎng)。 PL3oV<\4s>  
這幾年一些文章描述了拉曼光纖放大器和震蕩器的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，但是沒幾個(gè)是在激光的數(shù)學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)參數(shù)的最佳選擇問題上有所建樹的。詳盡的數(shù)學(xué)模型研究被發(fā)表，它們解決一系列用于描述單向多級(jí)環(huán)形共振腔的速率方程。 pWoeF=+y]W  
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們模擬一個(gè)使用布拉格反射鏡的單纖拉曼共振腔并考慮到了所有由前后流動(dòng)波帶來的影響。并研究了泵浦源輸出功率在1342nm和1428nm之間的情況。我們將這個(gè)模型應(yīng)用到高非線性高效光纖的情況，我們已經(jīng)為其算出拉曼增益與線性損耗。我們用數(shù)學(xué)分析挑選出最優(yōu)的光纖長(zhǎng)度和耦合輸出，為了結(jié)構(gòu)合理，我們還計(jì)算了輸出功率對(duì)于泵浦功率的依賴性。我們發(fā)現(xiàn)激光器效率在更合適的選擇實(shí)驗(yàn)參數(shù)的情況下可以被提高。 s|:
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我們用摻釹晶體激光器來構(gòu)建系統(tǒng)，用激光二極管來驅(qū)動(dòng)這個(gè)激光器。從上述系統(tǒng)中輸出的1342nm單模波與高非線性光纖通過球形透鏡耦合器進(jìn)行了耦合并得到了超過75%耦合率。 eFQz G+/  
2.理論模型 wu}Z
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我們現(xiàn)在討論法布里－珀羅共振腔（圖1）。反饋原件是高反射率和半反射率的光纖布拉格光柵，分別放在光纖的輸入輸出端。這種結(jié)構(gòu)能通過受激拉曼散射產(chǎn)生一個(gè)頻率波；其斯托克斯線被一對(duì)光纖布拉格光柵影響在腔中震蕩，并與之耦合進(jìn)而輸出了較多部分的斯托克斯能。 iVM%