用1.06μm连续激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件,在不同强度下测量了激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件引起反射信号幅度随时间的变化,并观察到薄膜从基体材料表面起泡、膜层脱落的现象.研究结果表明,TiO2/SiO2薄膜的反射光信号变化是连续激光辐照薄膜元件产生的热效应引起的;在激光辐照过程中,薄膜元件基体材料产生的热变形差别是基体起泡、脱落的主要原因.

为了研究前向、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性,在受激喇曼散射功率耦合方程组的基础上,采用龙格-库塔法结合打靶法分别计算了前、后向抽运功率、信号功率沿光纤的演化过程,并给出了抽运功率和信号功率的计算结果。结果表明,前向抽运系统中信号开始被放大,在最大处开始快速减小。低频抽运光的功率开始被放大的原因是由于抽运光之间的非线性相互作用引起的。后向抽运时信号开始被缓慢减小,然后在距离光纤末端处快速增加。这为以后喇曼光纤放大器的设计提供了重要的参考。

为了研究分布式光纤喇曼放大器研制过程关键技术,采用数值分析与实验相结合的方法,从理论上分析了受激喇曼散射耦合方程组,并对抽运光、信号光之间相互作用过程进行数值模拟,选择了满足增益要求的抽运源数目、波长和功率参量。实验上通过调节抽运功率配置,得到了C+L波段信号净开关增益大于10dB,平坦度小于1.6dB,偏振相关增益小于0.4dB,偏振模色散小于0.16ps。实验结果表明,本系统选择的抽运源参量完全满足喇曼增益设计要求,系统技术指标达到通信使用标准。

为了对后向抽运分布式宽带光纤喇曼放大器的特性进行实验研究,采用多波长1426nm,1440nm,1460nm,1475nm和1495nm的半导体激光器作为抽运源,实现了C+L波段近80nm带宽的信号光放大,获得了比较好的平坦增益、偏振相关增益,系统平均开关增益为10.7dB,增益平坦度为1.5dB,最大噪声指数为-1.96dB,偏振相关增益小于0.4dB。结果表明,光纤喇曼放大器的抽运源波长、功率选择比较合理,系统所有技术指标均满足光纤通信使用要求。这一结果将对通信产业化发展有着重要的指导作用。

为了测量激光辐照薄膜的起始时间,采用了一种简洁易行的测量方法,利用波长1.06μm和1.315μm连续激光以及1.06μm单脉冲激光辐照典型薄膜光学元件,通过探测器接收激光脉冲信号和薄膜表面的激光反射信号,薄膜表面反射信号在激光辐照过程中的某个时刻发生突变,发生突变的时间对应着薄膜发生损伤的时间。得到1.06μm连续激光强度为7133W/cm2时,反射信号在0.8 s发生突变,强度为11776W/cm2时,反射信号在0.4 s发生变化;1.06μm单脉冲激光能量为48.725mJ,97.45m J,194.9m J时,薄膜损伤时间为3.63ns,2.727ns和1.09ns;1.315μm连续激光强度为2743W/cm2时,反射光信号在辐照时间t=3.44 s发生突变;强度为4128W/cm2时,薄膜表面反射光信号在辐照时间t=1.44s发生突变。结果表明,通过测量薄膜表面反射信号的突变来确定薄膜损伤的起始时间,对于薄膜抗激光加固,以及提高光电系统的抗激光能力有着重要的意义。

为了合理地设计出宽带分布式光纤喇曼放大器系统,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对前向抽运方式的喇曼耦合方程进行数值仿真,获得了合适的抽运源波长,从而实现了分布式喇曼光纤放大器的带宽为80nm(1530nm～1610nm)。在抽运功率均匀分配的情况下,对80个信道的信号进行分布式放大,分析了不同信号、抽运功率沿光纤的分布,以及输出端不同信道信号功率、增益分布特性。为了改善信号、增益平坦度,通过调整抽运功率获得了较好的增益平坦,信号经50km的G652单模光纤传输后,平均增益约为10dB,增益平坦度为1dB。该结果对于分布式宽带光纤喇曼放大器的研制有着重要的指导作用。