Molecular alignment-assisted spectral broadening and shifting in the near-infrared with a recycled depleted pump from an optical parametric amplifier
本文提出回收光学参量放大器的耗尽泵浦在空心光纤中诱导分子排列，结合自相位调制与拉曼非线性，实现近红外信号脉冲超过一个倍频程的展宽和高达204 nm的频移。
2023-08-10 physics.optics
2 $μ$m Watt-level Fiber Amplifiers, Lasers, and ASE Sources Pumped by Broadband ASE Pumps
本研究提出采用宽带ASE光源替代传统激光泵浦的方案，设计并验证了2 μm波段瓦级光纤放大器、激光器及超宽带ASE光源，性能与传统方案相当，具备简单通用的优势。
2024-04-17 eess.SP physics.optics
Investigation of the noise figure in degenerate dual-pump phase sensitive amplifier using a multi-wave model
建立了一个半经典七波模型，研究了简并双泵浦相敏放大器的噪声特性。这种方法考虑到通过多个四波混频过程将注入高阶波中的真空波动转移到信号中。这种效应导致放大器的噪声系数相对于通常的3波模型预测的0 dB值降低。然而，它被证明，仔细选择的光纤色散允许使用高阶波，以提高信号增益，而不会降低噪声系数超过1分贝。
2020-09-10 physics.optics
Intrinsic mechanism for spectral evolution in single-frequency Raman fiber amplifier
本文首次从增益动力学角度对不同抽运方式下单频拉曼光纤放大器（RFA）的光谱演化特性进行了理论分析。增益动力学的分析表明，走离效应在反泵浦方式产生一个自然的低通滤波器在单频RFA。当采用掺稀土光纤激光器作为泵浦源时，泵浦源的强时间涨落导致共泵浦时的光谱展宽，而反泵浦时的自然低通滤波器仍能保证单频工作。对于这两种抽运方式，采用时间稳定的单频光纤激光器或相位调制技术展宽光谱的窄带光纤激光器作为抽运源更有利于实现高性能的单频RFA。
2017-07-25 physics.optics
Raman fiber amplifier with integrated cooler
提出了一种激光冷却喇曼光纤放大器的新方案。在受激拉曼散射过程中产生的热通过由掺杂在光纤芯中的镱离子的反斯托克斯荧光提供的激光冷却来补偿。该装置用两个泵浦源泵浦。泵浦源之一提供信号的拉曼放大，并且不与光纤芯中的镱离子相互作用。第二泵浦提供具有Yb 3+离子的反斯托克斯荧光的光纤的激光冷却。适当的Yb ~（3+）分布可以提供器件的非热性能。
2009-06-12 physics.optics
Multi-frequency Raman amplifiers
在其通常的实施方式中，拉曼放大器仅具有一个泵浦载波频率。然而，具有良好分离频率的脉冲也可以在时间上压缩的同时被拉曼放大。与频率分离的泵的放大被证明，即使在高度非线性，泵耗尽制度，通过流体模型推导，并通过粒子在细胞（PIC）模拟证明。所得到的效率类似于单频放大器，但是，由于泵浦激光器和放大的种子脉冲两者的拍波波形，这些放大器的特征在于具有较短尖峰持续时间的较高种子强度。有利地，这些放大器还遭受较少的噪声反向散射，因为总通量在不同的光谱分量之间被分割。
2018-02-24 physics.optics physics.plasm-ph
Integrated cladding-pumped multi-core, few-mode erbium-doped fibre amplifier for space-division multiplexed communications
空分复用（SDM），其中多模式和多芯光纤中的多个空间信道用于增加每根光纤的总传输容量，正在研究以避免数据容量紧缩并降低每传输比特的成本。随着SDM传输实验中采用的信道数量持续增加，需要可扩展的集成SDM组件。在这里，我们展示了包层泵浦SDM掺铒光纤放大器（EDFA），由六个非耦合多模掺铒光纤芯。每个纤芯支持三种空间模式，这使得EDFA能够用单个泵浦二极管同时放大总共18个空间通道，其复杂性类似于单模EDFA。该放大器在C波段上提供每核超过20 dBm的总输出功率和低于7 dB的噪声系数。这种包层泵浦的掺铒光纤放大器能够在多个多模光纤跨度上实现空分和波分复用的组合传输。
2017-03-19 physics.optics
High Power, Continuous-wave Supercontinuum Generation in Highly Nonlinear Fibers Pumped with High Order, Cascaded Raman Fiber Amplifiers
提出了一种在传统石英光纤结构中高效产生高功率均衡连续超连续谱光源的新方法。采用一种新型的高功率L波段激光器在高非线性光纤（HNLF）的反常色散区进行泵浦。L波段激光器包括一个6阶级联拉曼放大器，该放大器用高功率掺镱光纤激光器泵浦，并放大低功率可调谐L波段种子源。超连续谱产生35 W的功率，效率约为40%。超连续谱被测量为在400 nm的带宽（1.3 - 1.7微米，受频谱分析仪范围限制）上具有优于5 dB的高度平坦度，并且在该区域中具有>50 mW/nm的功率谱密度。SC光谱的范围估计可达2微米
2018-06-30 physics.optics
Q penalties due to pump phase modulation and pump RIN in fiber optic parametric amplifiers with non-uniform dispersion
本文实验结合数值探究非均匀色散FOPAs中，泵浦相位调制与RIN导致的Q penalty，发现λ₀变化可大幅降低两类 penalty，泵浦相位调制的 penalty 还可通过极短光纤与极低色散斜率消除。
2026-08-10 physics.optics
Wavefront Shaping of the Pump in Multimode Fiber Amplifiers; The Gain-Dependent Transmission Matrix
波前整形技术允许控制光通过许多类型的散射或复杂介质的传输，其中包括多模光纤。多模光纤也是一种增益介质，由于不仅可以对介质放大的信号光进行波前整形，而且可以对介质内吸收的泵浦光进行波前整形，因此多模光纤的情况呈现出进一步有趣的控制前景。如果用于泵浦的光波是相干的，则其在注入之前的整形将影响放大器体积内的复杂的、散斑状的激发空间图案，这又将作为非均匀增益作用于信号。我们引入了一个新的理论模型，它捕获的基本特征的多模放大光纤泵浦相干光束与可配置的模式内容，允许增益相关的传输矩阵的计算。我们数值实现我们的模型，以探索在何种程度上可以控制放大的光在空间域，通过塑造泵;我们展示了一种重要的操纵能力，以及几种限制它的有趣的物理机制。特别是，我们展示了如何考虑到交叉-光纤内所有导模之间的贡献对于理解对泵浦整形选择的信号灵敏度的整个范围是必不可少的。
2019-11-18 physics.optics
Side-polished Silica-Fluoride Multimode Fibre Pump Combiner for Mid-IR Fibre Lasers and Amplifiers
本研究提出一种无熔接侧面抛光石英-氟化物多模光纤泵浦合束器，解决了石英与氟化物光纤热性能差异的制造局限，实现了超80%耦合效率并成功应用于Er掺杂中红外光纤激光器。
2024-05-13 physics.optics
Increased mode instability thresholds of fiber amplifiers by gain saturation
我们通过数值模拟表明，在大模场面积光纤放大器中，相对于激光增益，粒子数反转的饱和降低了受激热瑞利增益。我们将展示如何利用这种效应提高模式不稳定性阈值的一个重要因素。我们还表明，当受激布里渊散射的抑制和人口饱和效应都考虑在内，反向泵浦放大器具有较高的模式不稳定性阈值比共泵浦放大器的完全Yb $^{3+}$掺杂的核心，和限制掺杂可以进一步提高阈值。
2013-04-03 physics.optics
Saturation of Stationary Inversion States in a Three-Level Traveling-Wave Quantum Amplifier with Bistable Resonator Pumping
研究了饱和行波三能级量子顺磁放大器在双稳态共振腔抽运条件下的反转态。用绝热消去快变量的方法得到了矢量序参量的运动方程。从这些方程中找到了定态反转态的精确解。对于高质量的泵浦谐振器，在稳态解中揭示了反转比的孤立和半孤立分支。半隔离分支的存在意味着在饱和信号的影响下反转态崩溃的可能性。在这种情况下，只有通过泵系统的硬激励，反转才有可能恢复。这种非线性现象在性质上与我们在arXiv：0901.0449v1 [nlin.AO]中描述的现象不同，并且可以在泵浦谐振器的中等Q因子下观察到。
2009-11-11 cond-mat.other nlin.SI physics.optics
Frequency dependence of mode coupling gain in Yb doped fiber amplifiers due to stimulated thermal Rayleigh scattering
利用数值模型研究了阶跃折射率掺Yb光纤放大器中受激热瑞利散射引起的模式耦合增益的频率特性。增益峰值处的频率随纤芯尺寸、掺杂尺寸、布居饱和度、热透镜效应、光纤盘绕、泵浦方向、光暗化和泵浦噪声谱而变化。只要有可能，就将预测的频率与测量值进行比较。
2013-01-18 physics.optics
Analytical Solution of Brillouin Amplifier Equations for lossless medium
为了解释受激布里渊散射（SBS）中的抽运损耗，必须同时求解描述布里渊介质中抽运波和斯托克斯波相互作用的耦合强度方程。由于这个问题有明确的边界条件，这样的数学问题被称为两点边值问题。传统的求解方法引入超越方程，导致隐式解。本文用守恒量精确地定义了无耗介质中的泵浦和斯托克斯演化，并利用渐近理论给出了这一守恒量的解。针对布里渊光纤放大器（BFA）在饱和区的增益特性，首次提出了无耗介质下的增益近似。
2018-07-14 physics.optics
Gain As Configurable Disorder-Adaptive Pumping for Control of Multimode Fiber Amplifiers and Lasers
具有光学增益和无序的介质，如随机激光器，由于其内部光传播的高度复杂性，代表了作为研究主题的巨大挑战;然而，将波前整形技术应用于泵浦系统的光束的范例已经提供了在这个新生领域的巨大进步。我们在这里提出了一个理论和实验研究，采用这种方法在增益介质中的障碍，而不是从随机散射，而是从多模波导：放大多模光纤。纤芯引导泵在其注入之前的成形影响光纤体积内的复杂的散斑状激发图案。因此，我们提供了一个有趣的前景操纵的空间异质增益的系统中的障碍，虽然非常复杂，可以完全理解的离散本征模的一个众所周知的波导。我们在两种不同的配置中研究我们的介质：作为光放大器和作为光纤激光器。在第一种配置中，我们表明，依赖于泵的配置，放大器的传输函数，令人惊讶地生存的几个物理机制，乍一看似乎严重限制它。这种见解，然后进行到激光腔配置，在那里我们发现惊人的相似之处之间的行为的系统和随机激光器;更重要的是，泵浦整形显示出控制复合发射的强大能力，特别是选择性地支持单个谱线和稳定单模操作的能力。
2020-08-07 physics.optics
Thermal Modeling, Heat Mitigation, and Radiative Cooling for Double-Clad Fiber Amplifiers
我们报告了一个详细的形式主义，旨在高功率双包层光纤放大器的热建模和热缓解。封闭形式的分析公式，考虑到放大的信号和泵的双包层几何形状的空间分布，放大的自发发射的存在下，和辐射冷却的可能性，由于反斯托克斯荧光发射。该方法应用于高功率掺Yb石英光纤放大器。从泵浦信号量子缺陷，以及泵浦和信号的寄生损耗的热负荷的贡献进行比较的辐射冷却。结果表明，在实际情况下，千瓦级光纤放大器中的局部热产生要么是由量子缺陷或寄生吸收取决于泵浦波长。在传统设计中，当泵浦功率为几十瓦或更低时，辐射冷却仅在适当设计的放大器中是实质性的，除非与文献中通常报道的值相比寄生吸收减少。我们还探讨了增益材料的非理想量子效率的影响。开发的形式主义可用于设计光纤放大器和激光器的最佳热缓解，特别是由于辐射冷却。
2018-09-27 physics.app-ph physics.optics
Three-wave mixing with three incoming waves: Signal-Idler Coherent Cancellation and Gain Enhancement in a Parametric Amplifier
光学和超导微波电路中的相干、纯色散三波混频系统可以作为参量放大器操作，从一个频率的泵浦波放大信号和较低频率的闲频波产生。在这里，我们演示了使用约瑟夫森放大器的互易过程中，相干施加的信号和空闲光束上转换到泵浦频率。对于信号和闲频光束足够强，显着耗尽泵，我们表明，这种相互作用的过程（“相干抵消”）导致大，相敏调制，甚至增强放大器增益，与理论预测吻合得很好。
2013-01-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Characterization of Visible Range Gain in Praseodymium Doped Fiber Amplifier
本文通过仿真研究掺镨光纤放大器在可见光波段的增益、功率转换效率及输出功率，并分析波长、泵浦功率和上转换因子对性能的影响。
2024-02-04 physics.optics
Inverse design of Raman amplifier in frequency and distance domain using Convolutional Neural Networks
我们提出了一种卷积神经网络（CNN）结构的逆拉曼放大器的设计。该模型的目的是找到目标信号功率演变所需的泵浦功率和波长，无论是在沿光纤的距离和频率。使用所提出的框架，实现目标功率分布所需的泵配置的预测数值证明了在C波段考虑反向传播和双向泵浦方案具有高精度。对于100 km单模光纤的分布式喇曼放大器，采用2个和3个计数器以及4个双向传输泵浦，数值计算得到了最大测试误差的低均值集（0.51、0.54和0.64 dB）和标准差集（0.62、0.43和0.38 dB）。
2021-02-21 eess.IV eess.SP physics.app-ph
Auto-locking Waveguide Amplifier System for Lidar and Magnetometric Applications
我们描述了一个紧凑的波导放大器系统，适用于光泵铷磁强计。该系统由自锁真空密封外腔半导体激光器、半导体锥形放大器和基于声光调制器的脉冲单元组成。二极管激光器利用来自干涉滤波器的光反馈，将廉价激光二极管的线宽缩窄至~500 kHz。该输出可在8 GHz范围内（780 nm处）进行扫描，并可使用自动锁定控制器在无需人为干预的情况下锁定到可扩展参考光谱库中的任何光谱标记。锥形放大器将输出从50 mW放大到2 W，频谱质量失真可忽略不计。该系统可以在可见光和近红外波长以MHz重复率工作。我们演示了铷蒸气的光泵与此系统的磁测量应用。磁力计检测由圆偏振泵浦激光器进行光泵浦之后的线偏振探测激光器的两个正交偏振分量的差分吸收。微分吸收信号的脉冲长度，脉冲幅度和直流磁场的范围内进行了研究。我们的研究结果表明，这种激光系统是适合于光泵自旋交换自由磁强计。
2018-05-18 physics.ins-det physics.optics
Narrow Spectral Response of a Brillouin Amplifier transmission channel
本文研究了布里渊放大器在受激布里渊散射带宽内的频谱响应。这是通过用低频对泵浦进行幅度调制来完成的，因此，与先前的研究不同，调制泵浦的频谱在所有情况下都小于SBS带宽。我们从理论和实验上表明，不同于相位调制，这是在文献中报道的，幅度调制增加布里渊放大器增益，并且这种效果具有非常窄的带宽。只有低于某一截止频率的调制频率才能增加增益。该截止频率与光纤的长度成反比，因此可以任意小。
2002-09-17 physics.optics
Self-imaging silicon Raman amplifier
提出了一种新型的波导光放大器。该装置由共线传播的泵浦和放大的斯托克斯光束与周期性成像的斯托克斯光束由于塔尔博特效应。讨论了该器件作为中波红外（MWIR）遥感图象放大器的应用，并描述了它的性能。硅材料由于其优良的透射特性、高热导率、高损伤阈值和成熟的制备技术而成为中波红外应用的首选材料。在这些装置中，拉曼放大过程还包括泵浦和斯托克斯信号的各种空间模式之间的四波混频。这种现象对于多模波导中的非线性相互作用是独特的，并且对最大可实现增益施加了限制，超过该限制，图像开始失真。图像失真的另一个来源是与泵浦具有最高重叠的斯托克斯模式的优先放大。这些效应引入了增益和图像质量之间的折衷。我们表明，这种权衡的一个可能的解决方案是限制泵到一个单一的高阶波导模式。
2006-11-29 physics.optics
Experiment-based model of Er/Yb gain medium for fiber amplifiers and lasers
本研究构建了基于最少物理过程的Er³⁺/Yb³⁺共掺增益介质速率方程模型，得到能级布居与增益的解析解，经不同长度、泵浦功率的光纤放大器实验验证，还解析了铒离子布居反转瓶颈效应并求出全长度泵浦功率。
2023-05-03 physics.optics
Large regenerative parametric amplification on chip at ultra-low pump powers
基于芯片的光放大器可以显著扩展光子器件的功能。特别是，光参量放大器（OPA），与工程增益谱，非常适合于非线性光子应用。基于芯片的OPA通常需要占用大面积的长波导，以及不能用芯片级激光器容易地产生的高泵浦功率。我们从理论和实验上证明了微谐振器辅助再生OPA，受益于大的非线性增强的微谐振器，并在一个小的足迹产生高增益。我们实现了30 dB的参数增益，只有9 mW的连续波泵浦功率，并表明增益谱可以工程覆盖电信通道无法与Er基放大器。我们进一步证明了克尔孤子梳状线的放大及其相位特性的保持。此外，我们演示了通过注入锁定的光参量振荡器，这对应于一个再生放大器泵浦以上的振荡阈值放大。新型的色散工程技术，如耦合腔和高阶色散相位匹配，可以进一步扩展我们的放大方案的可调谐性和光谱覆盖范围。我们的再生OPA集高增益、小尺寸、低泵浦功率和灵活的增益谱工程于一身，非常适合用于放大便携式或空间基设备的从毫瓦到微瓦的信号，这些设备需要超低电功率水平，并且可以在片上光学和微波频率合成以及精确计时中产生重要应用。
2023-03-05 physics.optics
Two-color FEL amplifier for femtosecond-resolution pump-probe experiments with GW-scale X-ray and optical pulses
利用X射线自由电子激光器和飞秒激光器的抽运-探测实验对亚皮秒时间分辨的研究具有重要意义。由于两个独立的光源之间的同步到100 fs的精度尚未解决，建议从同一个电子聚束，但从两个插入设备导出两个飞秒辐射脉冲。这消除了对同步和开发可调谐高功率飞秒量子激光器的需要。在所提出的方案中，GW级软X射线脉冲自然地与GW级光脉冲同步，与电子聚束到达时间的任何抖动无关。该概念是基于主振荡器功率自由电子激光放大器（MOPA）配置中的光辐射的产生。X射线辐射在插入光学MOPA方案的调制器和辐射器部分之间的X射线波荡器中产生。自由电子激光放大器方案的一个有吸引力的特征是没有任何明显的限制，这些限制可能会阻止在宽波长范围（200-900 nm）内的飞秒机制中的操作。商业上可获得的长（纳秒）脉冲染料激光器可以用作种子激光器。
2003-07-18 physics.acc-ph physics.optics
Analytical approach of Brillouin Amplification over threshold
我们报告一个准确的封闭形式的分析模型的增益的布里渊光纤放大器，占材料损耗的耗尽泵浦制度。通过数值和实验验证，我们确定了其相关参数和泵制度的操作模型限制。因此，我们的研究结果使准确的性能预测布里渊光纤放大器工作在弱泵浦，高增益，饱和制度一样。
2017-09-30 physics.optics
Modeled fiber amplifier performance near the mode instability threshold
我们数值模拟光纤放大器的性能接近和略高于模式不稳定性阈值。这些结果与最近发表的实验工作进行了比较。使用弱幅度调制泵浦光，我们得到定性的协议与测得的不稳定阈值，模式切换范围，像素功率调制，和模态幅度调制。
2013-01-18 physics.optics
New 3D multipass amplifier based on Nd:YAG or Nd:YVO4 crystals
我们报告新的简单而有效的多程放大器，使用棱镜或角隅棱镜在不同的入射面执行几个通道。该方案提供了信号通道和泵送体积之间的优化重叠。我们研究了我们的放大几何与Nd：YAG和Nd：YVO4晶体：使用低掺杂（0.3%）Nd：YVO4晶体允许更好的热行为和更高的性能。对1064 nm平均功率为110 mW的脉冲微激光器进行了放大，在6通结构下，当泵浦功率为15 W时，获得了平均功率为5.7 W的衍射极限输出光束，小信号增益为56 dB。
2006-10-10 physics.optics
Phase evolution of the direct detection noise figure of a nondegenerate fiber phase sensitive amplifier
实验研究了基于非线性光纤的非简并相敏放大器的直接检测噪声系数随信号光、闲频光和抽运光之间相对相位的变化规律。使用具有高受激布里渊散射阈值的光纤允许在没有泵浦抖动的情况下研究全范围的相敏增益和噪声系数。良好的协议被发现与理论，无论是信号和组合的信号和空闲直接检测。
2018-12-10 physics.ins-det physics.optics
Asymmetric high energy dual optical parametric amplifier for parametric processes and waveform synthesis
本文报道了一种非对称的高能量双光参量放大器（OPA），它能够使空频、信号或耗尽泵浦在相称或不相称波长处相对锁相。空转和信号可以锁定在200 mrad rms或更好的量级，对应于$λ$ =2 $μ$ m时的212 as抖动。OPA的高能臂输出组合的3.5mJ的信号和闲频，而低能臂输出1.5mJ，整个系统用1 kHz、18 mJ的Ti：Sapphire激光器泵浦。两个臂在1080 nm-2600 nm范围内可独立调谐。相对相位锁定，高输出功率和峰值强度，以及大的可调谐性的组合，使我们的OPA的差频产生（DFG）在强泵浦制度中使用的理想工具，并在近红外高峰值场波形合成。为了证明这种能力，我们产生太赫兹辐射通过两个颜色的波形合成在空气中的等离子体和显示的相对相位上产生的太赫兹强度的影响。在高能量下锁相多个无公度波长的能力为强泵浦DFG和波形合成的多种可能性打开了大门。
2021-02-10 physics.optics
Simultaneous gain profile design and noise figure prediction for Raman amplifiers using machine learning
实验证明了一种机器学习框架，用于预测目标分布式拉曼放大器增益分布的泵浦功率和噪声系数分布。我们采用了一个单层的神经网络来学习从增益分布到泵浦功率和噪声系数的映射。所获得的结果表明，高精度的增益曲线设计和噪声系数预测，平均最大误差为~0.3dB。该框架提供了拉曼放大器的全面表征，因此是预测下一代光通信系统的性能的有价值的工具，预计将采用拉曼放大。
2021-03-04 physics.app-ph physics.optics
Erbium-doped lithium niobate thin film waveguide amplifier with 16 dB internal net gain
绝缘体上掺铒的锂氧化物（Er：LNOI）已经引起了极大的兴趣，因为它提供增益并且使得能够在绝缘体上掺铒的锂氧化物（LNOI）平台上实现集成放大器和激光器。我们展示了一个高效的波导放大器的Er：LNOI。在1531.6 nm波长下，该放大器的信号增强能力为27.94 dB，内部净增益为16.0 dB（6.20 dB/cm），饱和功率为-8.84 dBm，功率转换效率为4.59 dB/mW，噪声系数为4.49 dB。此外，还对泵浦波长、泵浦方式、输出功率和噪声系数等进行了深入的研究，为这种新型的波导放大器提供了全面的了解。这一工作将有助于开发一个强大的增益平台，并为在LNOI平台上实现完全集成的光子系统铺平道路。
2021-08-20 physics.app-ph physics.optics
Experimental validation of machine-learning based spectral-spatial power evolution shaping using Raman amplifiers
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
我们通过实验验证了实时机器学习框架，该框架能够控制拉曼放大器的泵浦功率值，以在二维（2D）中塑造信号功率演变：频率和光纤距离。在我们的设置中，四个一阶反向传播泵的功率值进行了优化，以实现所需的二维功率分布。泵浦功率优化框架包括卷积神经网络（CNN），然后是差分进化（DE）技术，在线应用于放大器设置以自动实现目标2D功率分布。对可实现的2D轮廓的结果表明，该框架能够保证所获得的和目标2D轮廓之间的非常低的最大绝对误差（MAE）（<0.5 dB）。此外，该框架在多目标设计方案中进行了测试，其目标是在跨度末端实现具有平坦增益水平的2D轮廓，同时在整个光纤长度上实现最小频谱偏移。在这种情况下，实验结果表明，对于具有目标平坦增益水平的2D分布，当设置在泵浦功率值方面没有物理限制时，DE获得小于1dB的最大增益偏差。仿真结果还证明，有足够的泵浦功率可用，更好的增益偏差（小于0.6 dB），更高的目标增益水平是可以实现的。
2022-09-26 cs.ET cs.LG physics.optics
Pulsed-pump phosphorus-doped fiber Raman amplifier around 1260 nm for applications in quantum non-linear optics
我们描述了一个中心波长为1260 nm的纳秒和亚纳秒脉冲的光纤拉曼放大器。放大发生在一个4.5米长的保偏掺磷光纤，泵浦在1080 nm的3 ns长的脉冲，重复频率为200 kHz和高达1.75千瓦的峰值功率。输入种子脉冲是次mW的峰值功率和0.25 ns的最小持续时间，雕刻了一个连续波激光与次MHz的线宽。我们获得了峰值功率高达1.4 kW的线性偏振输出脉冲，对应于峰值功率转换效率超过80%。小信号增益可达90 dB，饱和功率下3 dB的信噪比大于20 dB。没有观察到显着的时间和光谱展宽的输出脉冲高达400 W的峰值功率，并扩大在更高的功率可以减少种子脉冲的相位调制。从而获得峰值功率高达1 kW的近变换极限脉冲。最后，我们演示了可控频率啁啾脉冲，可变宽度脉冲和双脉冲的产生。因此，该放大器适用于窄原子共振的相干控制，特别适用于铷原子到里德伯态的快速相干激发。这些能力为量子非线性光学中的几个重要应用开辟了道路。
2020-07-17 physics.optics quant-ph
Raman Shifting induced by Cascaded Quadratic Nonlinearities for Terahertz Generation
我们引入了一个新的制度的级联二次非线性，导致连续的红移的光泵，类似于拉曼位移过程，而不是自相位调制。这与太赫兹产生特别相关，其中泵浦的连续红移可以解决当前的问题，例如色散管理和激光诱导的损伤。我们表明，在没有吸收或色散的情况下，所提出的拉曼位移方法将导致光到太赫兹能量转换效率接近$100\%$，这是不可能与传统的级联差频产生。此外，我们提出了非周期性极化结构的设计，即使在存在色散和吸收的情况下，该结构也会导致$\approx 35\%$的能量转换效率。
2020-01-08 physics.optics
Ultrafast MHz-rate burst-mode pump-probe laser for the FLASH FEL facility based on nonlinear compression of ps-level pulses from an Yb-amplifier chain
自由电子激光（FEL）FLASH提供了世界范围内仍然独一无二的研究超快过程的能力，包括高通量、高重复率XUV和软X射线脉冲。FLASH的绝大多数实验都是泵浦探测型的。其中许多依赖于光学超快激光器。在这里，一种新型的自由电子激光设备的激光器相结合的高平均功率输出Yb：YAG放大器的光谱展宽在赫里奥特型多程细胞和随后的脉冲压缩到100 fs的持续时间。与其他采用光学参量放大的设备激光器相比，新系统具有显着改善的噪声系数，紧凑，简单和功率效率。与FLASH一样，光学激光器以10 Hz的脉冲串重复率工作。这些脉冲串由800个$μ$ s长脉冲串组成，最多可达800个超短脉冲，它们以飞秒精度与自由电子激光同步。在实验室中，脉冲能量高达50 $μ$ J，60 fs的半高宽和1 MHz的频率在1.03 $μ$ m波长是可用的，并可以通过计算机控制进行调整。此外，还实现了非线性偏振旋转，以提高激光脉冲的对比度。首先，在平面光栅单色光子束线的自由电子激光的互相关测量证明，表现出用户实验在FLASH激光器的适用性。
2021-05-14 physics.optics
Maximizing the mode instability threshold of a fiber amplifier
我们通过详细的数值模拟表明，受激热瑞利散射可以解释在高功率光纤放大器中观察到的模式不稳定性。我们的模型说明了如何通过消除信号种子和泵浦的幅度和相位调制，以及通过仔细发射信号种子来最大化不稳定阈值功率。我们还说明了光暗化和模式特定损失对阈值的影响。
2013-01-15 physics.optics
Plasma Wave Seed for Raman Amplifiers
提出了用等离子体波种子代替传统反向拉曼放大器中的反向传播激光种子。在线性状态中，即，对于恒定的泵浦振幅，可以通过严格地产生与反向传播激光种子相同的输出脉冲的构造来找到等离子体波种子。在非线性区域或泵浦耗尽区域，等离子体波引发的输出脉冲可以数值地示出为接近对应的激光种子的相同的自相似吸引子解。此外，啁啾等离子体波波长可以产生与啁啾种子波频率相同的有益效果。这种方法是有吸引力的，因为它避免了在制备和同步频移激光种子中的问题。
2017-04-10 physics.optics physics.plasm-ph
Effects of four-wave-mixing in high-power Raman fiber amplifiers
在这项工作中，我们推导和提出的耦合振幅方程来描述不同的拉曼光纤放大器（RFAs）的不同横模的不同光谱分量的演变。通过数值模拟研究了基模四波混频和模间四波混频对高功率射频放大器的影响。具体地说，有效的FM FWM相互作用可能会发生，并导致下降的拉曼阈值RFAs超过50%，尽管相应的波矢失配是相当大的。此外，IM FWM还可以影响RFA的拉曼阈值，并在高阶模式中额外产生一阶拉曼斯托克斯光。我们还研究了初始插入的泵浦和种子激光器的强度波动对高功率射频放大器的影响。结果表明，初始插入泵浦光的时间稳定性对高功率射频放大器的影响要比初始插入种子光的时间稳定性大得多。通过引入时间稳定的激光作为初始抽运激光，可以有效抑制FM四波混频和IM四波混频效应，使大功率射频放大器的拉曼阈值提高一倍以上。
2019-10-27 physics.optics
Spectrally flat and broadband doublepumped fiber optical parametric amplifiers
Optics and Photonic Research Center (Cepof), UNICAMP（坎皮纳斯州立大学光学与光子学研究中心）；Corning Incorporated, Science and Technology Division（康宁公司科学与技术部）
该研究通过理论推导与实验验证，优化双泵浦光纤光参量放大器，利用低λ₀波动的高非线性光纤，在115nm范围实现25±1.5dB的高平坦增益光谱。
2026-08-07 physics.optics
Pure passive fiber enabled highly efficient Raman fiber amplifier with record kilowatt power
本文首次提出了基于纯无源光纤的千瓦级高效全光纤化拉曼光纤放大器。该激光系统采用主振荡功率放大结构，同时利用一段渐变折射率无源光纤作为斯托克斯频移和增益介质，与掺稀土增益机制完全无关。当泵浦功率为1368.8W时，获得了1060 nm连续激光输出功率为1002.3W，光-光转换效率为84%。通过放大过程，光束参数M2从泵浦激光的9.17提高到信号激光的5.11，并且作为梯度折射率光纤中光束净化过程的结果，在最大输出功率处亮度增强约为2.57。据我们所知，我们已经展示了第一个千瓦级的高效率拉曼光纤放大器基于纯无源光纤与亮度增强。
2018-11-14 physics.optics
Optimizing for a Near Single-Mode Type-0 Optical Parametric Amplifier in Nanophotonics
本文通过优化波导尺寸、极化图案、泵浦波长和脉冲持续时间，在薄膜铌酸锂平台上实现了光谱纯度0.982的近单模Type-0光学参量放大器，并证明其可用于超快量子随机数发生器。
2025-01-06 physics.optics
Optical parametric multi-pass cell amplifier
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Class 5 Photonics（第五光子学部门）；Lund University（隆德大学）
本研究提出一种结合多程细胞和参量放大技术的混合架构，实现高效率的超快脉冲生成。
2026-03-12 physics.optics
Low-power integrated optical parametric amplification via second-harmonic resonance
本文提出薄膜铌酸锂二次谐波共振集成OPA，以低于200 mW功率实现逾17 dB增益、95%泵浦转换和110 nm近量子极限低噪声放大。
2025-09-30 physics.optics
Multi-stage ytterbium fiber-amplifier seeded by a gain-switched laser diode
我们演示了增益开关激光二极管在1064 nm的11 ps脉冲的全光纤放大。二极管以40 MHz的重复频率驱动，并提供13 $μ$ W的光纤耦合平均输出功率。对于325 fJ的低输出脉冲能量，我们设计了一个多级芯抽运前置放大器，以保持不希望的放大自发发射的贡献尽可能低。通过使用一种新的时域方法来确定信号与噪声的功率谱密度比（PSD），我们确定了我们的前置放大器的最佳工作点。在前置放大器之后，我们使用光纤耦合脉冲拾取器将40 MHz重复率降低到1 MHz。最后的放大是用包层泵浦的大模场面积掺Yb光纤和随后的棒型掺Yb光纤完成的。通过我们的设置，我们达到了73 dB的总增益，导致脉冲能量>5.6 $μ$ J，峰值功率>0.5 MW。在末级放大级的输出端，我们确定信号与噪声的平均PSD比为18/1。
2014-12-11 physics.optics
Stochastic phenomena in a fiber Raman amplifier
现代非线性纤维光学的基石如非线性、随机性和偏振的相互作用导致各种噪声引起的不稳定性，包括偏振吸引和逃逸现象，利用这些不稳定性是解锁高分辨率光谱学、计量学、生物医学和电信中所需的光纤系统规范的关键。在这里，通过使用直接随机建模，映射的相互作用的拉曼散射为基础的非线性，光纤的随机双折射，和泵浦到信号的强度噪声传递已完成的光纤拉曼放大器的参数，即偏振模色散，泵浦激光器的相对强度噪声，光纤长度，和信号功率。所得到的结果揭示了随机双折射引起的共振增强的增益波动（随机反共振）伴随着脉冲展宽和罕见的事件，在低功率输出信号的形式具有严重偏离高斯分布的概率出现的条件。
2016-11-30 physics.optics
A Radiation-Balanced Silica Fiber Amplifier
我们报告我们认为是第一个辐射平衡光纤放大器-一个设备，提供光增益，同时没有经历温度上升。增益介质是具有高度掺杂Yb 3+（2.52wt.%）的21 μ m直径芯的石英光纤。并且共掺杂有2.00重量% Al降低浓度猝灭。用1040 nm光对放大器进行芯泵浦，以在1064 nm处的芯中产生反斯托克斯荧光（ASF）冷却和增益。使用具有mK分辨率的定制慢光FBG传感器，在沿放大器光纤的多个位置处进行温度测量。用2.62 W泵浦的4.35 m光纤产生17 dB的增益，而平均光纤温度保持略低于室温。这一进步是朝着创建许多应用所需的超稳定激光器迈出的基本一步，特别是低噪声传感和高精度计量。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
All chalcogenide Raman parametric Laser, Wavelength Converter and Amplifier in a Single Microwire
紧凑、高能效和光纤兼容的激光器、波长转换器和放大器是未来光纤系统和网络的重要组成部分。非线性光学效应，如拉曼散射和参量四波混频，提供了一种实现这种器件的方法。在这里，我们使用一个单一的硫属化物微丝实现的设备，提供的功能的斯托克斯拉曼参量激光器，四波混频反斯托克斯波长转换器，和超宽带斯托克斯/反斯托克斯拉曼放大器或超连续谱发生器。该器件的工作依赖于拉曼和克尔增益（比石英光纤大五个数量级）、精确设计的色散和硫属化物微丝的高光敏性。拉曼参量激光器在52 \muW（207 mW）的创纪录低阈值平均（峰值）泵浦功率和> 2%的斜率效率下工作。通过非线性四波混频过程产生了强反斯托克斯信号。作为放大器或宽带源，当在1550 nm的波长下泵浦时，该器件覆盖>330 nm（47 THz）的波长（频率）范围。由于该装置的基本操作原理是非线性光学过程，因此预期该装置在硫属化物玻璃的整个透射窗口（λ~1 × 10 \mum）上操作。
2013-07-31 physics.optics
Multi-mode theory of pulsed twin beams generation using a high gain fiber optical parametric amplifier
利用多频模式下的Bogoliubov变换描述非简并信号光和闲频光孪生光束的演化过程，从理论上研究了脉冲泵浦高增益光纤参量放大器（FOPA）的量子噪声特性。结果表明，FOPA的噪声系数一般大于3 dB量子极限，除非联合谱函数是可因式分解的，且输入信号的谱与信号频带内的增益谱匹配良好。然而，强度差噪声的双光束，这弱依赖于联合光谱函数，可以显着小于散粒噪声限制时，泵浦和输入信号的时间模式是适当匹配的。此外，为了更接近实际的实验条件，通过考虑各种实验缺陷，数值研究了宽带FOPA产生的孪生光束的量子噪声。本文的研究不仅有助于研制紧凑型双光束光纤光源，而且有助于理解光纤通信系统中脉冲泵浦FOPA的量子噪声极限。
2013-04-28 physics.optics quant-ph
Laser Cooled High-Power Fiber Amplifier
建立了激光冷却连续波光纤放大器的理论模型。放大过程发生在氟化物ZBLAN（ZrF 4-BaF 2-LaF 3-AlF 3-NaF）玻璃光纤的Tm 3+掺杂纤芯中。冷却过程发生在Yb 3+：ZBLAN光纤包层中。结果表明，对于每个值的泵浦功率和放大的信号有一个沿光纤放大器的长度，这提供了它的无热操作的Tm 3+的浓度分布。研究了当光纤包层中Tm ~（3+）离子分布固定时，放大信号值的微小偏差对光纤温度的影响。
2009-01-03 physics.optics
Output beam shaping of a multimode fiber amplifier
针对高多模光纤放大器光束质量易劣化的问题，本研究通过数值模拟证明，利用空间相位掩模进行输入/输出光束整形可将单频多模光纤放大器的M²降至近1，适用于含增益饱和等效应的窄带系统，验证了高多模激发结合波前整形调控输出的方案。
2024-10-30 physics.optics
High energy terahertz pulses from organic crystals: DAST and DSTMS pumped at Ti:sapphire wavelength
利用中心波长为0.8 μ m的钛宝石放大系统，在有机晶体DAST和DSTMS中进行光整流（OR），产生高能量的太赫兹脉冲。该方案简单，在准直60 fs近红外泵浦脉冲的泵浦下，可获得1 ~ 5 THz的宽带光谱，且能量可调。在可见光波段，给出了与能量密度相关的转换效率和损伤阈值，以及优化的OR值。
2013-10-14 physics.optics
Design of ultra-high gain optical micro-amplifiers via smart non-linear wave mixing
通过在非线性相互作用介质内混合泵浦波来对输入波进行光学放大，为各种应用提供了高增益。在现实生活中的研究中，允许输入波的光放大的相互作用介质具有许多谐振频率。然而，用于调谐泵浦频率以产生输入波的光学放大的计算费用随着相互作用介质内的谐振频率的数量而增加。在这里，我们提出了一个基于Fletcher-Reeves的算法，用于具有多个谐振频率的微谐振器中的参数放大。使用我们的新的数学公式，我们获得了4.7x107的增益为输入波在640太赫兹和1.5x108的增益为输入波在100太赫兹内的微谐振器。此外，我们的算法的性能进行了验证，众所周知的数学表达式，我们取得了99%以上的准确率计算的光放大。据我们所知，这是第一个研究中，弗莱彻-里夫斯算法用于参量放大。我们的方法可以用来设计高速光通信、光子电路和超快激光器等应用中的光参量放大器。
2020-11-06 physics.optics
