1.65um拉曼光纤激光器
一、课题研究背景和意义 二、预期成果和难点
拉曼效应是一种由分子和晶格振动导致的非弹 性散射。早在 1923 年，A.Smekal就已经在理论上预 言了这种效应。到 1928 年底，关于拉曼效应的论 文已发表了约 60 篇之多。在散射的光谱中，新波数 的谱线称作拉曼线或拉曼带。波数小于入射波数的 拉曼带称作Stokes 带，而波数大于入射波数的带称 为反 Stokes 带。 Ippen 于 1970 年在光纤中首次发现受激拉曼散 射，实验中所使用光纤的纤芯是液体。某些液体的 拉曼散射截面很大，所以液体纤芯有很高的拉曼散 射现象。但液体纤芯光纤与光纤通信系统中的光纤 不匹配。而在石英光纤中，受激拉曼散射的首次实 验证明是 1972 年在可见光区域。20 世纪 70 年代和 80 年代，各种类型光纤的受激拉曼散射效应得到了 大量研究。
一、光纤中的受激拉曼散射发展较晚,其理论 研究及光纤拉曼激光器的理论研究尚不成 熟。 二、许多拉曼增益光纤以及用于拉曼增益的 高功率泵浦源工作还不稳定，对稳定的拉 曼激光脉冲输出造成一定影响。 三、峰值射和受激拉 曼散射（SRS）。自发拉曼散射是热振动声子对 入射光的散射，而 SRS 是强激光与物质相互作用 产生的受激声子对入射光的散射。与自发拉曼散 射相比，SRS 表现出以下几个方面的不同： (1) SRS 具有明显的阈值性。 (2) SRS 光的方向性极好。 (3) SRS 光的强度极高。 (4) SRS 的光脉冲有可能变 窄。 (5) SRS 光随时间的变化的特性与入射光类似，有 时候，受激拉曼散射光脉冲的持续时间可远远短 于入射激光。
一、搭建带有拉曼增益光纤的全光纤平台， 在腔内实现中心波长1.65μm的稳定拉曼激 光脉冲输出； 二、利用腔外晶体倍频实现1.65μm稳定激 光脉冲输出，并与腔内拉曼脉冲输出对比。 三、对比分析不同材料光纤拉曼增益的输 出特性，建立一定的数学模型。
一、目前光纤激光器实现1.65μm波长的脉冲输 出研究还比较少，而其作为U波段通信窗口有 着许多不可代替的优势。 二、受激拉曼散射具有多种优良特性,如散射光 为相干光;转化效率高:散射光束空间分布质量 好,亮度高;散射光脉冲窄。 三、光纤具有小的横截面积和高的能量密度, 且损耗低，可在长距离实现拉曼增益。 四、可作为各类通信窗口光纤放大器的种子源。
Raman-induced noiselike pulses in a highly nonlinear and dispersive all-fiber ring laser
(a) Dual-wavelength lasing at O2 at various EDFA pump powers. Inset: PD response of the RP pulses of trace (h). (b) Other PC configurations. The spectral offset between the pump and the Stokes pulses are denoted by Ω1;2. Insets: corresponding PD intensity response.
光纤中受激拉曼散射效应（SRS）是高强度的激 光与光纤介质的振动模式相互作用产生的一种非线 性光学效应，当向非线性光纤中注入大功率的泵浦 光时，泵浦光的一部分能量会转变成比输入光波长 更长的光波信号输出。从而实现能量从较高频率的 泵浦光到较低频率信号光转化，其量子力学描述为 入射光子被介质分子散射为另一低频光子，同时完 成分子振动态之间的跃迁。受激拉曼散射是光纤中 一种非常重要的非线性效应，拉曼放大器和拉曼激 光器基本原理都是利用受激拉曼散射效应。 在光纤两端加上具有适当反射率的光纤光栅， 对光纤内由受激拉曼散射产生的斯托克斯（Stokes） 光提供反馈，就会形成激光振荡，成为拉曼光纤激 光器。如果泵浦光功率足够强，产生的 Stokes 光又 将激起第二阶乃至更高阶次的 Stokes 光，形成级联 受激拉曼散射，可以制成级联拉曼光纤激光器。
Ultrafast Raman laser mode-locked by nanotubes
Experimental setup. HNLF, highly nonlinear fiber; PC, polarization controller; CNT, carbon-nanotubebased saturable absorber.
损耗和色散一直是制约光通信长途传输 的两个大因素。由于色散位移光纤和色散 补偿光纤的出现,已经使色散在通信速率 10Gbps以下的系统中得到基本解决,而损耗 成为限制长距离传输的突出问题。受激拉 曼散射可以使输出信号的波长覆盖整个通 信波段。1.65μm波段处于长距离光纤通信 窗口范围内，且其在单位频率间隔所能容 波段 带宽 纳的信息量也显著提高 C波段 1520—1565nm ，另外1.65μm激光器的研究，对于气 L波段 1565—1620nm 体检测或气体传感具有 S波段 1350—1450nm 十分重要的意义。 U波段 1620—1675nm
光纤拉曼放大技术
在这方面应用高功率光纤激光器作为抽
运源显示出了明显的优势。虽然用波长 合适的半导体激光器可以直接抽运光纤 拉曼放大器，但能发射光纤拉曼放大所 需关键抽运波长的半导体激光器种类非 常有限，目前主要是~1.4μ ｍ的LD，而 且LD通常受到其固有特性的限制，输出 功率也较低，无法满足远距离大容量通 讯，特别是跨洋通讯光缆等拉曼放大的 要求。
我国在“十五”863计划中明确提出研制
宽带光纤拉曼放大器，要求在2003年11 月底前掌握波分服用（WDM）超长距离 光传输的系统技术，研制出宽带拉曼光 纤放大器。
宽带拉曼光纤放大器对抽运源 的要求主要有以下几点：
（1）要有较高的输出功率，对于分立式放大
器抽运功率要达到1W左右，分布式放大器的 抽运功率也需200mW以上； （2）要有合适的输出波长，抽运波长的选取 主要依据所需拉曼增益谱的中心波长而定。对 于石英光纤，拉曼增益峰的抽运光与信号光频 移约13.2THz（110nm），同时为了得到宽带、 平坦的增益曲线，通常也需采用多波长抽运。 为了使系统更简化，也希望实现一台抽运源能 提供多波长的高功率抽运，同时要求输出波长 稳定。为了抑制受激布里渊散射，各个抽运源 的线宽要大于1nm；
这种放大器及其相关产品的研发快速发展，如
Lucent公司利用拉曼放大和EDFA混合放大器 传输1.6Tbit/s（40×40Gbit/s）信号达400km， Alcated 公 司 利 用 拉 曼 放 大 器 获 得 了 32×190Gbit/s信号传输450km无中继；Masuda 等利用多波长抽运和多级放大，在1.55μ ｍ附 近获得132nm透明增益带宽；Suzuki等利用多 波长分布式光纤拉曼放大器将信道间隔为 50GHz、32×10 Gbit/s的DWDM信号传输了 640km。
拉曼光纤放大器
拉曼光纤放⼤器⼀拉曼光纤放⼤器1．拉曼光纤放⼤器出现的背景随着光纤通信技术的进⼀步发展，通信波段由C带（1528-1562nm）向L带（1570-1610nm）和S带（1485-1520nm）扩展。
由于光纤制造技术的发展，可消除在1.37µm附近的损耗⾼峰，因此通信波段有望扩展到从1.2µm-1.7µm的宽⼴范围内。
掺铒光纤放⼤器（EDFA）⽆法满⾜这样的波长范围，⽽拉曼光纤放⼤器却正好可以在此处发挥巨⼤作⽤。
另外拉曼放⼤器因其分布式放⼤特点，不仅能够减弱光纤⾮线性的影响，还能够抑制信噪⽐的劣化，具有更⼤的增益带宽、灵活的增益谱区、温度稳定性好以及放⼤器⾃发辐射噪声低等优点。
随着⾼功率⼆极管泵浦激光器和光纤光栅技术的发展，泵浦源问题也得到了较好的解决。
拉曼光纤放⼤器逐渐引起了⼈们的重视，并逐渐在光放⼤器领域占据重要地位，成为光通信领域中的新热点。
2．拉曼光纤放⼤器的⼯作原理受激拉曼散射（SRS）是电磁场与介质相互作⽤的结果。
才能过经典⼒学⾓度解释拉曼散射为：介质分⼦或原⼦在电磁场的策动下做受迫共振，由于介质分⼦具有固有的振荡频率，所以在受迫共振下界将出现频率为策动频率与固有频率的和频和差频振荡，分别对应着反斯v是电磁场的振荡频率，v 是介质分⼦固托克斯分量和斯托克斯分量，如图1所⽰，其中有的振荡频率。
图1 经典拉曼振动谱经典理论⽆法解释反斯托克斯线⽐斯托克斯线的强度弱⼏个数量级且总是先于反斯托克斯线出现的实验结果。
从量⼦⼒学的⾓度能够解释受激拉曼散射。
介质中的分⼦和原⼦在其平衡位置附近振动，将量⼦化的分⼦振动称为声⼦。
⾃发拉曼散射是⼊射光⼦与热声⼦相碰撞的结果。
受激声⼦是在⾃发拉曼散射过程中产⽣的，当⼊射光⼦与这个新添的受激声⼦再次发⽣碰撞时，则再产⽣⼀个斯托克斯光⼦的同时⼜增添⼀个受激声⼦，如此继续下去，便形成⼀个产⽣受激声⼦的雪崩过程。
产⽣受激声⼦过程的关键在于要有⾜够多的⼊射光⼦。
激光显微共焦拉曼光谱系统附件一
激光显微共焦拉曼光谱系统附件一激光显微共焦拉曼光谱系统附件一一．货物需求：显微共焦拉曼光谱仪系统一套。
二．详细技术参数：系统的主要技术指标：1) 250mm焦长，系统总通光效率大于30%。
2）波长范围：200nm—1050nm。
3）光谱扫描范围：325nm 激发Raman(200-4000cm-1)，532nm 激发15–8000 cm-1，632.8nm 激发100-6000 cm-1，785nm 激发15-3200cm-1,1064nm激发100-3200 cm-1。
4）光谱分辨率：可见全谱段等于或小于1cm-1, 紫外(325nm)段<3cm-1，红外（1064nm）段<3cm-1。
5）光谱重复性（测量多少次50次）：≤±0.15cm-1。
6）空间分辨率：横向< 0.5微米，光轴方向< 2微米。
7）灵敏度：硅三阶峰信噪比好于 15: 1,并可见四阶峰；(指光谱仪无低波数附件时的灵敏度)。
8）低波数：小于或等于15cm-1(785nm激发)，15cm-1(532nm 激发)；9) CCD探测器：应使用紫外和近红外同时增强深耗散层型CCD探测器，优质芯片，半导体制冷到-70oC,为确保图像质量，避免边缘畸变，芯片尺寸应< 13×8.5mm，像元尺寸22 m。
10）第二探测器组件（InGaAs探测器）：0.9 um～1.65 um，包含软件包，液氮或半导体制冷。
11）光源及控制系统：632.8nm，≥17毫瓦；785nm, ≥275毫瓦；514.5nm，≥40毫瓦,325nm激光器30毫瓦。
12）可导入脉冲激光光源（405nm）进行瞬态测量，信号光可引入TCSPC，提供TCSPC探测器接口，（需考虑放滤光片位置）。
包含附件：1.直接二维拉曼成像功能（532/785 nm激发）。
2.大面积快速扫描拉曼成像功能。
3.三维拉曼成像功能。
3.冷热台及控制器（-195 o C to +600 o C）4.冷热台及控制器（室温 to +1500 o C）5.催化反应拉曼原位池（室温 to +1000 o C）6.TCSPC系统7.自动xyz三维平台。
拉曼532nm激光参数
拉曼532nm激光参数
拉曼532nm激光器的参数主要包括中心波长、光谱线宽、输出功率、工作温度等。
1. 中心波长：532nm，波长公差为±。
2. 光谱线宽：<。
3. 输出功率：>100mW，功率可调，最高可达300mW。
4. 工作温度：10\~35℃，波长稳定范围为10\~35℃。
5. 物理规格：光纤芯径为105um，多模光纤，NA为。
6. 连接器类型：提供FC/PC或SMA。
7. 模块尺寸：英寸。
8. 外壳材料：阳极氧化铝。
9. 工作湿度：0\~80%，非冷凝。
10. 储存温度：-10\~+55℃。
11. 电气要求：输入电源为100\~240VAC，50\~60Hz，；保险丝为250V，1A，5mmx20mm，2个。
此外，拉曼532nm激光器还具有高光束质量、高波长稳定性、高功率稳定性等特点，适用于全息、拉曼光谱、荧光激发、生物工程等领域。
如需了解更多信息，建议阅读相关资料或咨询专业技术工程师。
1.5μm的拉曼增益系数
1.5μm的拉曼增益系数
拉曼增益系数是指在拉曼光纤放大器中，拉曼信号的强度与输入光强度之比。
1.5μm的拉曼增益系数是指在1.5微米波长处的拉曼信号的增益系数。
具体来说，1.5μm的拉曼增益系数取决于多个因素，包括光纤材料、光纤直径、光纤长度、激光功率密度等等。
一般来说，光纤材料越好，光纤直径越大，光纤长度越短，激光功率密度越高，拉曼增益系数就越大。
根据文献报道，1.5μm的拉曼增益系数可以达到10-100dB/m，具体数值还受到实验条件和设备的影响。
需要注意的是，拉曼增益系数是一个相对值，它表示的是拉曼信号相对于输入光信号的增益，因此在具体应用中需要根据实际情况进行调整和优化。
1um光纤激光放大模块
1um光纤激光放大模块1um光纤激光放大模块是一种重要的光学器件，它在光纤激光器、光纤通信、光学传感等领域中有着广泛的应用。
该模块的主要功能是对1um波长的光信号进行放大，以提供足够的功率或能量，满足各种应用的需求。
一、1um光纤激光放大模块的特点1.高增益：1um光纤激光放大模块采用了高质量的掺杂光纤和先进的放大技术，具有较高的增益和输出功率。
它可以在较低的泵浦功率下实现高效的能量转换，从而降低能耗。
2.宽光谱范围：该模块可以放大1um波长的光信号，覆盖了多个光谱范围，如近红外、中红外等。
因此，它可以应用于不同波长的光学系统中，满足各种不同的应用需求。
3.高稳定性：1um光纤激光放大模块具有高稳定性，因为它采用了先进的反馈控制系统和稳定的光源技术。
它可以保持稳定的输出功率和波长，减少噪声和漂移，从而提高整个光学系统的性能。
4.高效冷却：该模块采用了先进的冷却技术，可以在高温下保持较低的噪声和稳定的性能。
同时，它还可以有效地降低光学元件的温度，避免热变形和热应力对系统性能的影响。
5.长寿命：由于1um光纤激光放大模块采用了高质量的材料和先进的制造工艺，因此它的寿命较长，可以在长时间内稳定运行。
这为需要长期稳定运行的光学系统提供了可靠的保障。
二、1um光纤激光放大模块的应用1.光纤激光器：1um光纤激光放大模块是光纤激光器中的重要组成部分。
它可以放大激光器输出的光信号，提高激光器的输出功率和能量。
同时，它还可以改善激光器的光束质量，使其具有更强的方向性和更小的光斑大小。
2.光纤通信：在光纤通信中，1um光纤激光放大模块可以放大信号光，提高通信系统的传输速率和传输距离。
同时，它还可以提高通信系统的可靠性和稳定性，避免信号衰减和噪声干扰。
3.光学传感：在光学传感中，1um光纤激光放大模块可以放大传感器的输出信号，提高传感器的灵敏度和分辨率。
同时，它还可以将传感器的输出信号传输到远程的检测器或分析仪中，实现远程监测和控制。
级联拉曼光纤激光器
为泵 源 ， 要 经 过三级 拉 曼 频 移 才 能 获 得 波 长 １ ２ ｔ 需 ．４ｔ ｍ 的激 光 。Ｄｊ ｒ等 报 道 的 线 形 腔 级 联 拉 曼 光 纤 激 光 器 哺 结 构 如 图 ３所 示 。该 激 光 器 采 用掺 Ｙｂ光 纤 激 光 器作 为 泵源 ， 台 到 一 段 长 １ ２ 耦 ．Ｋｍ 的 锗 硅 光 纤 中 ， 产
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１ ４
・
《 光杂 志 ） ０ ２年 第 ２ 激 ２０ ３卷 第 １ 期
Ｌ Ｅ Ｏ ．ＡＬ（ ｌ２ ． ０ ２ ＡＳ Ｒ ｊ ＵＲＮ Ｖｏ ３ Ｎｏ Ｌ ２ ０ ）
激 光元件 与器件 ・
级 联 拉 曼 光 纤 激 光 器
苏红新 付成鹏 黄榜才 李乙钢 吕福云 吕可诚
早期 的级 联 拉 曼光 纤 激 光 器 ｌ 大 都 采 用掺 杂 锗 ４ 元 素 的单 模 石英 光 纤 （ 硅 光 纤 ） 为 拉 曼 增 益 光纤 。 锗 作 锗硅 光 纤 的 拉 曼 频 移 约 为 ４ ０ 一 ， 果 采 用 波 长 ４ ｍａ 如
ｌ ０ ｔ 的常 见 激光 器 （ Ｙｂ激 光 器 ， ６ｔ ｍ 如 Ｎｄ激光 器 等 ） 作
拉曼 光 纤 激 光 器 是 一 种 基 于 受 激 拉 曼 散 射 效 应 （ Ｒｓ 的光 纤 激 光 器 ， 要 具 备 合 适 的 泵 源 ， 能 够 在 ｓ ） 只 它 很大 的渡长 范 围 内获 得 激 光 输 出 ， 可 进 行 宽 带 调 谐 。 并
早在 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 人 们 就 研 制 了 拉 曼 光 纤 激 光
生 了 １ １ Ｔａ 、 ．７ ｔ 和 １ ２ ｔ 三 级 Ｓｏ ｅ 。在 ． ｌｔｎ １ １ ５ｔ ｍ ．４ｉ ｍ ｔｋｓ渡
拉曼激光器安全操作及保养规程
拉曼激光器安全操作及保养规程激光器特点及安全注意事项拉曼激光器是一种基于拉曼效应产生激光的装置，具有相对较小的体积、高单色性和高功率密度等优点。
但它也有其安全风险，需要注意以下事项：1.本身是强激光设备，使用时需严格按照相关规程操作。
2.激光束是瞬时产生的，需要特别注意用户和周围环境的安全。
3.因光束偏折或反射对眼睛的危害尤其严重，使用者必须全程配戴合适的眼镜。
4.示波器、光功率计、视敏器等设备，应经常检测其测量的计量不确定度等问题，确保其正确性。
5.传输过程中，需保证稳定性和质量。
激光束不应超过允许的最大输出功率。
6.操作时需要具备相应的技能和经验，缺乏经验者需得到专业人士指导。
操作规范为了保证激光器的正常运行及使用者安全，以下是一些必需的操作规范：开机前准备1.预热激光器并检查其性能与设定是否正常，确保运行效率。
2.打开主电源前，先关闭所有相应设备，避免有意外情况发生。
3.戴好各项防护设备，如带好护目镜、护手套等。
开机1.打开主电源，注意相应的输出功率调整。
渐进式开启DPSS引导，请确定输出功率恢复到设定起点。
2.打开相应的监控系统或调制器，并进行一些基本操作的确认。
3.确认激光输出功率满足当前操作需求。
工作时1.在操作过程中，注意不要对激光器进行自主操作，否则会危及人员安全。
2.确保其它设备和设施都保持清洁、整齐、可靠性。
3.提前掌握操作基本技能，注意瞬时反应的危害性，迅速躲避激光束。
4.切勿让激光束照入他人的眼睛，除非该人戴上了合适的护目镜。
5.工作结束后，确认激光器功率为零，关闭监控系统。
关机1.关闭相应的监控系统、调制器，顺序要逆向打开过程。
2.关闭主电源。
保养规程按照以下保养规程，可确保激光器的正常使用寿命：1.定期对光学元件、激光腔和冷却液进行检查和保养。
2.确保气体、水和电力供应充足，监控温度设置的准确性和在可忍受的范围内。
3.检查激光泵浦相关设备的液位、泵的流量、暂存器、滤光器和反射镜等部件，确保系统的稳定性。
各种常见光纤喇曼增益谱分析
各种常见光纤喇曼增益谱分析王侠;张湘英;欧阳竑n;刘霄海;伍浩成;陈家雄;鞠涛;吴国锋;赵灏;岳耀笠【摘要】研究了同等实验条件下,10种不同长度/不同种类光纤的喇曼增益特性.比较记录了这10种光纤的各阶Stokes光谱出现的先后顺序,及各阶Stokes光谱峰值波长.实验发现,除了1455nm的光谱为单一激发峰外,其余5阶光谱均有两个峰.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2010(034)007【总页数】3页(P35-37)【关键词】喇曼激光器(RFL);喇曼频移;斯托克斯波;激发峰;激光阈值【作者】王侠;张湘英;欧阳竑n;刘霄海;伍浩成;陈家雄;鞠涛;吴国锋;赵灏;岳耀笠【作者单位】中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004;中国电子科技集团公司,第三十四研究所,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TN2480 引言光纤喇曼激光器是一种基于光纤中的受激喇曼散射（SRS）非线性效应的新型激光器，被认为是光纤喇曼放大器（RFA）和遥泵掺铒光纤放大器（REDFA）的理想泵浦源，已引起国内外各研究机构的关注［1,2］。
光纤喇曼激光器通常以掺磷、掺锗光纤或标准单模光纤作增益介质，以多对光纤布喇格光栅(FBG)作谐振腔镜来实现特定波长激光输出。
掺磷光纤的喇曼频移量约为1330cm-1，掺锗光纤或标准单模光纤的喇曼频移量一般为440cm-1。
1.6 μm波段锁模光纤激光器
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