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随机光纤激光器中光纤与随机介质匹配问题的研究

王慧琴 龚旗煌

随机光纤激光器中光纤与随机介质匹配问题的研究

王慧琴, 龚旗煌
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  • 降低阈值是随机激光实用化的前提, 随机光纤激光器是将随机增益介质填充到空芯光子晶体光纤中利 用其光子禁带来降低阈值的一种随机激光器. 理论分析表明: 在光子晶体光纤光子禁带的约束下, 随机光纤激光器中的大部分能量被集中在芯区传播, 这使局域在芯区的光与随机介质相互作用得到增强, 激发效率得以提高. 然而, 光纤填充介质后, 纤芯等效折射率发生了改变, 光子带隙也会随之移动, 因此当选用带隙光纤来降低阈值时, 只考虑光纤本身的带隙是不够的, 应考虑到介质的增益频率和填充后的光子带隙之间的匹配问题, 合理选择光纤或介质的材料, 如果匹配得当, 光子禁带对激光的调控能力会更强, 激光阈值有望得到更大程度的降低.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 61168001)、江西省自然科学基金 (批准号: 2010gzw0045) 和江西省教育厅科技项目 (批准号: GJJ11365)资助的课题.
    [1]

    Lawandy N M, Balachandran R M, Gomes A S L, Sauvain E 1994 Nature 368 436

    [2]

    Cao H, Zhao Y G, Ho S T, Seelig E W, Wang Q H, Chang R P H 1999 Phys. Rev. Lett. 82 2278

    [3]

    Wiersma D S 2000 Nature 406 132

    [4]

    Treci H E, Li G, Rotter S, Stone A D 2008 Science 320 623

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    Xu Y, Li Y P, Jin L, Ma X Y,Yang D R 2013 Acta Phys. Sin. 62 084207 (in Chinese) [徐韵, 李云鹏, 金璐, 马向阳, 杨德仁 2013 物理学报 62 084207]

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    Zacharakis G, Papadogiannis N A, Papazoglou T G 2002 Appl. Phys. Lett. 81 2511

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    [8]

    Dice G D, Mujumdar S, Elezzabia A Y 2005 Appl. Phys. Lett. 86 131105

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    Zhai T R, Zhang X P, Pang Z G, Su X Q, Liu H M, Feng S F, Wang L 2011 Nano Lett. 11 4295

    [10]

    Wang H Q, Fang L G, Wang Y F, YU A L 2011 Acta Phys. Sin. 60 014203 (in Chinese) [王慧琴, 方利广, 王一凡, 余奥列 2011 物理学报 60 014203]

    [11]

    Wang H Q, Liu Z D 2009 Acta Phys. Sin. 58 1648 (in Chinese) [王慧琴, 刘正东 2009 物理学报 58 1648]

    [12]

    Wang H Q, Ouyang H, Han D F,Wang Y F 2011 Optoelectronics Letters 7 179

    [13]

    Matos C J S, Menezes L S, Brito-Silva A M, Martinez Gámez M A, Gomes A S L, Araújo C B 2007 Phys. Rev. Lett. 99 153903

    [14]

    Hua Z J, Zheng H J, Wang L J, Tian X J, Wang T X, Zhang Q J, Zou G, Chen Y, Zhang Q 2012 Optics Commu. 285 3967

    [15]

    L J T, Wang K J, Liu J S, Yao J Q, Zhu Q H, Zhang Q Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 074203 (in Chinese) [吕健滔, 王可嘉, 刘劲松, 姚建铨, 朱启华, 张清泉 2011 物理学报 60 074203]

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    Wang H Q, Liu Z D, Wang B 2008 Acta Phys. Sin. 57 2186 (in Chinese) [王慧琴, 刘正东, 王冰 2008 物理学报 57 2186]

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    Xie Y M, Liu Z D 2005 Phys. Lett. A 341 339

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    Shen X W, Yuan J H, Sang X Z, Yu C X, Rao L, Xia M, Han Y, Xia C M, Hou L T, Wu Z C, He X L 2013 Chin. Phys. B 22 014102

    [19]

    Qin W, Li S G, Xue J R, Xin X J, Zhang L 2013 Chin. Phys. B 22 074213

    [20]

    Shen X W, Y J H, Sang X Z, Yu C X, Rao L, Xin X J, Xia M, Han Y, Xia C M, Hou L T 2012 Chin. Phys. B 21 074209

  • [1]

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    [2]

    Cao H, Zhao Y G, Ho S T, Seelig E W, Wang Q H, Chang R P H 1999 Phys. Rev. Lett. 82 2278

    [3]

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    Wang H Q, Liu Z D, Wang B 2008 Acta Phys. Sin. 57 2186 (in Chinese) [王慧琴, 刘正东, 王冰 2008 物理学报 57 2186]

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  • [1] 王慧琴, 方利广, 王一凡, 余奥列. 光子晶体晶粒尺寸和排列结构对随机激光辐射特性的影响. 物理学报, 2011, 60(1): 014203. doi: 10.7498/aps.60.014203
    [2] 李秀杰, 梁伟, 杨毅彪, 王拴锋, 王云才. 介质柱型二维Triangular格子光子晶体的禁带特性. 物理学报, 2010, 59(7): 5073-5077. doi: 10.7498/aps.59.5073
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    [5] 张连超, 邱丽莉, 芦薇, 于颖杰, 孟子晖, 王树山, 薛敏, 刘文芳. 蛋白石型光子晶体红外隐身材料的制备. 物理学报, 2017, 66(8): 084208. doi: 10.7498/aps.66.084208
    [6] 张驰, 胡明列, 宋有建, 张鑫, 柴路, 王清月. 自由耦合输出的大模场面积光子晶体光纤锁模激光器. 物理学报, 2009, 58(11): 7727-7734. doi: 10.7498/aps.58.7727
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    [10] 张大鹏, 胡明列, 谢辰, 柴路, 王清月. 基于非线性偏振旋转锁模的高功率光子晶体光纤飞秒激光振荡器. 物理学报, 2012, 61(4): 044206. doi: 10.7498/aps.61.044206
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    [12] 刘博文, 胡明列, 宋有建, 柴 路, 王清月. 亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6921-6925. doi: 10.7498/aps.57.6921
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    [17] 王月珠, 鞠有伦, 张新陆. 能量传递上转换对Tm,Ho:YLF激光器阈值的影响. 物理学报, 2005, 54(1): 117-122. doi: 10.7498/aps.54.117
    [18] 毛明明, 徐晨, 魏思民, 解意洋, 刘久澄, 许坤. 质子注入能量对垂直腔面发射激光器的阈值和功率的影响. 物理学报, 2012, 61(21): 214207. doi: 10.7498/aps.61.214207
    [19] 徐艳, 陈飞, 谢冀江, 李殿军, 杨贵龙, 高飞, 郭劲. 半导体抽运铯蒸气激光器阈值特性分析. 物理学报, 2014, 63(17): 174201. doi: 10.7498/aps.63.174201
    [20] 侯威, 章大全, 周云, 杨萍. 一种确定极端事件阈值的新方法:随机重排去趋势波动分析方法. 物理学报, 2011, 60(10): 109202. doi: 10.7498/aps.60.109202
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-14
  • 修回日期:  2013-07-24
  • 刊出日期:  2013-11-05

随机光纤激光器中光纤与随机介质匹配问题的研究

  • 1. 南昌大学理学院基础物理实验中心, 南昌 330031;
  • 2. 北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室, 北京 100871
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 61168001)、江西省自然科学基金 (批准号: 2010gzw0045) 和江西省教育厅科技项目 (批准号: GJJ11365)资助的课题.

摘要: 降低阈值是随机激光实用化的前提, 随机光纤激光器是将随机增益介质填充到空芯光子晶体光纤中利 用其光子禁带来降低阈值的一种随机激光器. 理论分析表明: 在光子晶体光纤光子禁带的约束下, 随机光纤激光器中的大部分能量被集中在芯区传播, 这使局域在芯区的光与随机介质相互作用得到增强, 激发效率得以提高. 然而, 光纤填充介质后, 纤芯等效折射率发生了改变, 光子带隙也会随之移动, 因此当选用带隙光纤来降低阈值时, 只考虑光纤本身的带隙是不够的, 应考虑到介质的增益频率和填充后的光子带隙之间的匹配问题, 合理选择光纤或介质的材料, 如果匹配得当, 光子禁带对激光的调控能力会更强, 激光阈值有望得到更大程度的降低.

English Abstract

参考文献 (20)

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