摘要：针对空间应用设计了结构紧凑、高功率、低功耗的光纤放大器。在电学设计上,以数字信号处理芯片为核心处理器设计了泵浦源驱动控制系统,形成了输出-检测-再输出的闭环控制逻辑,通过自动功率控制保证输出稳定性,同时降低泵浦源功耗,提升电光效率。在机械设计上采用光电分离模块化设计,不仅有利于散热和保持紧凑的结构,而且实现光学部分与电学部分互不干扰,并维持整体重量低于1 kg。在光学结构上使用两级放大设计,信号光通过掺铒光纤与铒镱共掺光纤两级放大光路。实验研究了不同泵浦功率、不同光纤长度下放大器的转换效率、功耗以及光谱特性,最终实现了对1551 nm毫瓦级种子光放大至7.39 W的保偏信号输出,信噪比保持在40 dB,整体功耗不超过80 W,适用于空间通信。

摘要：在高功率光纤放大器实验中,时常发现增益光纤抽运注入熔接点后10—50 cm处容易发生光纤烧毁现象.为了对该现象进行理论预测,基于光纤激光器速率方程模型和增益光纤的热传导模型,从种子功率、抽运功率和抽运吸收三个方面对掺镱双包层光纤放大器中的放大自发辐射(ASE)和温度特性进行研究.结果表明,在放大倍率较高、ASE较为严重等情况下,光纤放大器中的最高温度点一般不在抽运注入的熔接点处,而在距离熔接点10—50 cm处,与实验中发现光纤烧毁的位置基本符合.从光纤放大器的ASE抑制、最高温度点温度控制角度出发,对光纤放大器在种子功率、抽运功率、抽运吸收、放大倍率和抽运波长等方面的设计给出了指导性的建议.

摘要：高功率窄线宽光纤放大器的输出功率主要受限于受激布里渊散射(SBS)效应,通过相位调制进行线宽展宽可以有效抑制SBS效应.基于窄线宽光纤放大器中的SBS动力学模型,研究了正弦信号、白噪声信号和伪随机编码信号(PRBS)对窄线宽光纤放大器光谱特性与SBS阈值的影响.研究发现,采用不同信号进行相位调制时,调制频率和调制深度等参数对调制后激光光谱的谱线间隔、谱线数目与光谱平整度的影响存在较大差异,进而影响放大器的线宽特性和SBS阈值.通过对比分析,给出了调制信号的类型选择和参数优化原则,能够为窄线宽光纤放大器的相位调制系统设计提供参考.

摘要：以组合波导理论为基础，分析了１４８０／１５５０ｎｍ波分复用器的耦合区横截面形状和尺寸与偏振灵敏度的关系。着重比较了矩形截面和椭圆形截面二种波分复用器的偏振性能，并发现当椭圆截面的短轴与长轴之比为１：１．８８时，器件性能几乎与偏振无关。研制成功的１４８０／１５５０ｎｍ波分复用器的波长隔离度大于２０ｄＢ．偏振灵敏度小于０．１ｄＢ．附加损耗小于０．５ｄＢ。

摘要：非线性效应是限制光纤激光器功率提升的重要限制因素,而超大模场光纤对于非线性效应的抑制具有重要意义.热致超大模场光纤是一种新型超大模场光纤,其利用热透镜效应实现低数值孔径波导结构,从而在保证光束质量的前提下实现超大模场输出.不过,现阶段对于热致超大模场光纤激光器的研究较为有限.本文提出了单模超大模场掺镱光纤放大器的速率方程模型,该模型由稳态速率方程和热传导方程组成.利用该模型,对前向抽运单模热致超大模场光纤放大器进行了数值研究.研究表明:信号光模场直径随着信号光功率的增加而增加,这体现了热致超大模场光纤在非线性效应抑制方面的优势.研究还揭示了最佳光纤长度及其产生的物理机制,发现最佳光纤长度与注入抽运光功率有关,其随着注入抽运光功率的增加而减小;不过,当注入抽运光功率足够大时,最佳光纤长度随注入抽运光功率变化不大.此外,还对输出光场的模式进行了探讨,验证了其在保证超大模场输出的同时,实现高斜率效率输出的可行性.相关研究对于热致超大模场光纤放大器的设计具有指导意义.

摘要：针对全光网中信道路径不同所引起的功率失衡问题 ,设计了一种利用商用光纤波分复用器实现两段级联内插差异损耗环的功率箝制掺铒光纤放大器 (EDFA)光路结构 ,并从理论和实验上研究了光路结构参数对放大器动态范围和噪声特性的影响。得出损耗插入最佳位置在 6 0 %附近 ,最佳插入损耗大小 5～ 8dB依抽运功率和光纤长度而定。所研制的功率箝制EDFA在信号波长 15 5 3nm处 ,动态范围大于 2 0dB ,动态范围内平均输出功率超过2 90 μW。

摘要：为了实现光纤放大器的抽运模块驱动电源精度高、纹波系数小、转换效率高并具有一定保护功能,设计了半导体激光器的驱动电流源。该电流源由驱动、串口控制等模块组成。采用基于LM2676的开关转换方式,构建了转换效率较高的恒流源系统,并应用于LD驱动。经测试,通过LD的电流最大为2.5A,输出电流精度达到0.1%,转换效率可达85%以上,LC滤波电路使输出电流纹波减少至0.5mA;具有串口通信电流源控制系统,能够实现对驱动电流值的远程读取与设置。结果表明,该电流源达到理论设计要求,可应用于光纤放大器抽运模块。

摘要：建立了一种考虑受激布里渊散射(SBS)效应和输出光纤影响的光纤放大器模型,该模型能有效描述低频脉冲的放大过程。数值仿真表明,通过优化设计掺杂光纤长度,缩短输出光纤长度,增大输入脉冲峰值功率等操作可以有效抑制光纤放大器中的受激布里渊散射。本文的结果可为单频放大系统的设计提供理论依据。

摘要：给出了一种分析分布式掺铒光纤放大器的理论方法，可以对放大器的信号增益和泵浦吸收进行分析，并能够为分布式掺铒光纤放大器的设计提供理论依据。通过推导得出了基本公式，并就一些特殊情况作了讨论。该方法适用于１４８０ｎｍ和９８０ｎｍ泵浦的放大器系统。

摘要：在基于大模场面积的高功率光纤放大器中,随着放大激光功率的提升而出现的高阶模激发现象,将会导致放大激光的光束质量严重下降。以光纤模式的弯曲损耗特性为基础,研究了光纤弯曲半径对高功率全光纤放大器高阶模激发阈值特性的影响。搭建了掺镱全光纤窄线宽高功率主振荡放大系统,设计了不同弯曲半径的水冷光纤盘,进行了相应对比实验。通过优化光纤盘半径,成功抑制了高功率光纤放大器中的高阶模激发,得到了千瓦量级的近单模激光输出,在输出功率为1.31 k W时光束质量因子M2约为1.4。