High Power, Tunable, Continuous-Wave Fiber Lasers in the L-band using Cascaded Raman Amplifiers
我们展示了一个高功率，全光纤，可调谐激光源，可以工作在L波段区域。利用新近提出的高效率6阶级联拉曼放大器对低功率可调谐输入激光进行放大。所提出的系统是可扩展的，并克服了限制的铒和铒镱共掺光纤激光器的功率缩放。一个可调谐的铒镱共掺光纤环形激光器产生约0.5W的功率和可调谐的1560-1590 nm波长范围内被用作种子源。使用6阶级联拉曼放大将来自种子激光器的输出放大到~24 W。工作在1117 nm的高功率Yb激光器被用作驱动拉曼转换的泵浦激光器。所演示的激光器在人眼安全、大气透明区域的工作波长使高功率自由空间应用成为可能。此外，该光源还可以用于其他有趣的应用，例如使用传统石英光纤产生高功率超连续谱。
2018-06-30 physics.optics
Theory of Fiber Optic Raman Polarizers
提出了基于随机双折射光纤矢量模型的拉曼放大器的理论描述，并将其应用于拉曼偏振器的表征。拉曼起偏器是一种特殊类型的拉曼放大器，当输入相对较弱的非偏振光时，它能产生高度再偏振的光束。
2010-09-06 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
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
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
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
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
An ultra-fast method for gain and noise prediction of Raman amplifiers
提出了一种用于拉曼增益和噪声谱预测的机器学习方法：它保证了高精度（RMSE <0.4dB）和低计算复杂度，使其适合于未来光网络控制器的实时实现。
2019-05-02 eess.SP physics.optics
3 kW passive-gain-enabled metalized Raman fiber amplifier based on passive gain
拉曼光纤激光器（RFL）是目前有前途的和多用途的光源，用于各种应用。迄今为止，高功率、增亮型荧光灯的应用在快速发展的同时也引起了人们极大的兴趣。然而，在高功率水平下稳定的拉曼激光仍然受到热效应的挑战。为了在高功率RFL中实现更有效的热管理，在这里，我们首次展示了采用金属涂层无源光纤的全光纤化RFA，从而实现高功率激光。通过在梯度折射率（GRIN）无源光纤的包层中使用铝，激光器器件的热吸收更足以支持低温操作。在1130 nm处获得最大输出功率3.083 kW，转换效率78.7%。据我们所知，这是第一个基于金属涂层无源光纤的拉曼激光器。同时，它也是目前各种拉曼激光器中仅基于非线性增益获得的最高功率。
2020-06-15 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
Observation of quantum noise reduction in a Raman amplifier via quantum correlation between atom and light
City University of Hong Kong（香港城市大学）
本文通过制备与斯托克斯光场关联的原子介质开展实验，在拉曼放大器中观测到超过3.5 dB的量子噪声降低，该方案还可构成原子-光混合干涉仪用于量子增强传感。
2025-11-16 physics.optics quant-ph
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
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
Reducing Noise Figure and Nonlinear Penalty in Distributed Raman Amplifier System Utilizing Low-noise Forward Pumping Technique
本文提出低噪声前向泵浦DRA方案，通过WDM循环环路实验验证其在保持总拉曼增益恒定时可同时提升Q因子0.4 dB并降低入纤功率3.4 dB以上。
2025-09-02 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
Ultralow-Noise Optical Parametric Amplifier for Stimulated Raman Scattering Imaging
本文提出一种40 MHz超低噪声光学参量放大器，调谐范围0.8-1 μm，噪声达散粒噪声底，输出功率>1.5 W，并演示了其在受激拉曼散射成像中的应用。
2024-02-05 physics.app-ph physics.optics
A comparison between black-, grey- and white-box modeling for the bidirectional Raman amplifier optimization
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文比较了白盒、灰盒和黑盒模型在优化双向分布式拉曼放大器以实现目标功率分布时的性能，发现三类方法均可在80公里C波段实现1至3.6 dB的平坦度，并分析了各自在灵活性、优化速度和数据需求上的适用性。
2024-07-31 cs.CE cs.LG physics.app-ph
Multi-band programmable gain Raman amplifier
在C波段工作的光通信系统正在达到其理论上可达到的容量极限。满足未来数据速率需求的一种有吸引力且经济可行的解决方案是采用跨单模光纤（SMF）的包括O、E、S、C和L频带的全低损耗频谱的传输。利用所有五个频段提供高达$\sim$ 53.5THz（365 nm）的带宽，损耗低于0.4dB/km。实现多波段光通信系统的关键部件是光放大器。除了具有超宽增益分布之外，以受控方式提供任意增益分布的能力将成为一个基本特征。后者将允许信号功率谱整形，其具有广泛的应用范围，例如可实现的信息速率X距离乘积的最大化，消除静态和有损增益平坦滤波器（GFF），实现功率有效的系统设计，以及光学频率梳的增益均衡。在本文中，我们实验证明了一个多波段（S+C+L）的可编程增益光放大器，仅使用拉曼效应和机器学习。该放大器在3.5至30 dB的范围内实现了>1000个可编程增益曲线，在17.6 THz（140.7 nm）的超宽带宽上以超快的方式实现了1.6e-2 dB/THz的极低最大误差。
2020-10-23 physics.app-ph 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
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
Dynamics of Soliton Cascades in Fiber Amplifiers
我们数值研究了飞秒光脉冲被发射到光纤放大器时级联孤子的形成，所需的能量小于形成等持续时间的孤子所需的能量。当脉冲被放大时，级联的基本孤子在不同的距离处产生，而没有孤子分裂，因为每个基本孤子通过拉曼诱导的光谱位移移动到增益带宽之外。结果，每个输入脉冲在放大器输出端产生多个时间上分离的不同波长的超短脉冲。脉冲的数目不仅取决于放大器的总增益，而且取决于输入脉冲的宽度。
2016-06-30 physics.optics
Low noise amplication of an optically carried microwave signal: application to atom interferometry
本文报道了一种放大$λ$ =852nm激光所载微波信号的新方案。放大是通过一个半导体锥形放大器完成的，这个方案被用来驱动原子干涉仪中的受激拉曼跃迁。边带产生的放大器，由于自相位和幅度调制，进行了研究和表征。我们还证明，放大器不会引起任何显着的相位噪声的拍频信号。最后，由于放大过程的干涉仪的性能的退化被示出是可以忽略的。
2010-03-01 physics.atom-ph physics.optics
Lifecycle Management of Optical Networks with Dynamic-Updating Digital Twin: A Hybrid Data-Driven and Physics-Informed Approach
本文提出一种融合数据驱动与物理信息的动态更新数字孪生方法，用于光网络生命周期管理，实现了百倍预测加速与关键物理参数动态更新，在仿真与实地试验中显著提升了性能估计精度。
2025-04-28 cs.NI physics.optics
