后向泵浦高功率掺镱光纤放大器的非弹性散射效应.pdf

第21卷第8期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．21，No．8 HIGH LASERANDPARTICI。EBEAMS 2009年8月 POWER Aug．，2009 文章编号：1001-4322(2009)08—1148—05 后向泵浦高功率掺镱光纤放大器的非弹性散射效应。 冯 杰1， 周晓军1’2， 张旨遥1， 秦祖军1， 刘 永1’2 2．宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室，成都610054) (1．电子科技大学光电信息学院，成都610054f 摘要：在考虑受激布里渊散射和受激喇曼散射效应的基础上，数值求解了双包层掺镱光纤放大器的速 率一传输方程，分析了后向泵浦高功率掺镱光纤放大器在不同信号光线宽、光纤长度和纤芯直径下的输出特性， 研究了受激布里渊散射和受激喇曼散射的抑制条件。计算结果表明：在后向泵浦方式下，若掺镱光纤长度小于 0．68 m，纤芯直径大于26肚m，信号光线宽大于0．04nm，则放大过程中的受激布里渊散射和受激喇曼散射能 同时得到有效抑制。 关键词： 掺镱光纤放大器； 后向泵浦； 受激布里渊散射； 受激喇曼散射； 高功率 中图分类号：TN253 文献标志码：A 掺镱光纤放大器(YDFA)具有结构简单、输出功率高、光束质量好和转换效率高等优点，在医疗、光谱学和 Mw的亚纳秒脉 等人获得了1．3kW的连续光输出[引。2006年，R．L．Farrow等人实现了峰值功率大于1．2 Yong等 人分别在实验中观察到了受激布里渊散射(SBS)对高峰值功率脉冲时域和频域输出特性的影响心’71。合理设 Wang 特性的影响，但模型中忽略了SBS效应[8]；ZhangZhiyao等人[9]在WangYong的研究基础上考虑了SBS效 YDFA中，信号光在靠近输出端才得到迅速放大，非线性效应有效作用长度减小，但后向泵浦方式是否能够抑 制SBS的研究鲜有报道。 纤芯直径下高功率YDFA的输出特性，并讨论了SBS的抑制因素。 1 YDFA理论模型 1．1后向泵浦YDFA结构 图1为后向泵浦YDFA的结构示意图。连续泵浦光通过双色镜耦合进双包层掺镱光纤的内包层，并由光 纤的z—L端向z一0端传输，传输过程中被纤芯内 l。。。i 的镱离子吸收，使镱离子形成粒子数反转。信号光—r 由z一0端注入双包层掺镱光纤的纤芯，并由光纤的 。ignaIinp。t YDFA ◆，signal。utp。t z一0端向2一L端传输，传输过程中与处于粒子数——一圈嘲衄圃圆圆圈哪-◆／————◆ 反转的镱离子作用，得到受激放大，在z—L端通过 ．：—————————；_ fiber of double-clad 双色镜形成YDFA的输出。 Fig．1TypicalconfigurationYb”一doped amplifier 1．2 YDFA的理论模型 图1双包层掺镱光纤放大器结构图 镱离子能级结构简单，只包含两个多重态，可忽略其斯塔克子能级对辐射的影响，因此可采用二能级模型 l 100 (ASE)。采用全光谱的分析方法，将ASE光谱(900rim)划分成200个频带。假设纤芯内的