对三能级光纤激光器速率方程组的分析

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1、AppliedPhysics应用物理,2015,5(8),77-82PublishedOnlineAugust2015inHans.http://www.hanspub.org/journal/apphttp://dx.doi.org/10.12677/app.2015.58011AnalysesofRateEquationsofFiberLaserswithThree-Energy-LevelDopantsXianzhuMengShandongProvincialKeyLaboratoryofOpticalCo

2、mmunicationScienceandTechnology,SchoolofPhysicsScienceandInformationEngineering,LiaochengUniversity,LiaochengShandongEmail:mengxz@lcu.edu.cnthththReceived:Aug.27,2015;accepted:Sep.15,2015;published:Sep.18,2015Copyright©2015byauthorandHansPublishersInc.Thiswor

3、kislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/AbstractTherateequationsoffiberlaserswiththree-energy-leveldopantsareanglicized.Anexpressionoftheunitstepresponseofthefiberlaserwiththree-energy

4、-leveldopantshasbeenobtainedfromrateequationsinaconstantpumppower.Withtheseexpressions,outputcharacteristicofthefi-berlaserwiththree-energy-leveldopantshasbeenstudied.Theoutputcharacteristicofthefiberlaserwiththree-energy-leveldopantsdependsonitsdampingratio,

5、andthedifferentdampedos-cillationcurvesandover-dampedmonotonicdecaycurvescanbeobtainedforvariousdampingratioofthefiberlaserwiththree-energy-leveldopants.If0<ξ<1,thephotondensitycurvesofstimulatedradiationofthefiberlaserwillbeadampingoscillationcurves.Ifξ=1orξ

6、>1,thephotondensitycurvesofstimulatedradiationofthefiberlaserwillbenon-oscillatingmonotonicdecaycurves.KeywordsLasers,FiberLasers,Three-Energy-LevelIon,RateEquations,PumpPower对三能级光纤激光器速率方程组的分析孟现柱聊城大学物理科学与信息工程学院,山东省光通信科学与技术重点实验室,山东聊城Email:mengxz@lcu.edu.cn收稿日期

7、:2015年8月27日;录用日期:2015年9月15日;发布日期:2015年9月18日文章引用:孟现柱.对三能级光纤激光器速率方程组的分析[J].应用物理,2015,5(8):77-82.http://dx.doi.org/10.12677/app.2015.58011孟现柱摘要对三能级光纤激光器的速率方程组进行了分析。在恒定泵浦功率的情况下,求解了三能级光纤激光器的速率方程组,获得了三能级光纤激光器的单位阶跃响应。并利用三能级光纤激光器的单位阶跃响应对三能级光纤激光器的输出特性进行了研究,研究表明:三能级光纤激

8、光器的输出特性取决于三能级光纤激光器的阻尼比ξ。对于不同的阻尼比,可以得到不同阻尼的衰减振荡曲线以及过阻尼时的单调衰减曲线。当0<ξ<1时,三能级光纤激光器受激辐射的单位光子数密度将以频率ωd做衰减振荡。当ξ=1或ξ>1时,三能级光纤激光器受激辐射的单位光子数密度将无振荡单调上升。关键词激光器,光纤激光器,三能级粒子,速率方程,泵浦功率1.引言光纤激光器(FiberLas

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1、AppliedPhysics应用物理,2015,5(8),77-82PublishedOnlineAugust2015inHans.http://www.hanspub.org/journal/apphttp://dx.doi.org/10.12677/app.2015.58011AnalysesofRateEquationsofFiberLaserswithThree-Energy-LevelDopantsXianzhuMengShandongProvincialKeyLaboratoryofOpticalCo

2、mmunicationScienceandTechnology,SchoolofPhysicsScienceandInformationEngineering,LiaochengUniversity,LiaochengShandongEmail:mengxz@lcu.edu.cnthththReceived:Aug.27,2015;accepted:Sep.15,2015;published:Sep.18,2015Copyright©2015byauthorandHansPublishersInc.Thiswor

3、kislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/AbstractTherateequationsoffiberlaserswiththree-energy-leveldopantsareanglicized.Anexpressionoftheunitstepresponseofthefiberlaserwiththree-energy

4、-leveldopantshasbeenobtainedfromrateequationsinaconstantpumppower.Withtheseexpressions,outputcharacteristicofthefi-berlaserwiththree-energy-leveldopantshasbeenstudied.Theoutputcharacteristicofthefiberlaserwiththree-energy-leveldopantsdependsonitsdampingratio,

5、andthedifferentdampedos-cillationcurvesandover-dampedmonotonicdecaycurvescanbeobtainedforvariousdampingratioofthefiberlaserwiththree-energy-leveldopants.If0<ξ<1,thephotondensitycurvesofstimulatedradiationofthefiberlaserwillbeadampingoscillationcurves.Ifξ=1orξ

6、>1,thephotondensitycurvesofstimulatedradiationofthefiberlaserwillbenon-oscillatingmonotonicdecaycurves.KeywordsLasers,FiberLasers,Three-Energy-LevelIon,RateEquations,PumpPower对三能级光纤激光器速率方程组的分析孟现柱聊城大学物理科学与信息工程学院,山东省光通信科学与技术重点实验室,山东聊城Email:mengxz@lcu.edu.cn收稿日期

7、:2015年8月27日;录用日期:2015年9月15日;发布日期:2015年9月18日文章引用:孟现柱.对三能级光纤激光器速率方程组的分析[J].应用物理,2015,5(8):77-82.http://dx.doi.org/10.12677/app.2015.58011孟现柱摘要对三能级光纤激光器的速率方程组进行了分析。在恒定泵浦功率的情况下,求解了三能级光纤激光器的速率方程组,获得了三能级光纤激光器的单位阶跃响应。并利用三能级光纤激光器的单位阶跃响应对三能级光纤激光器的输出特性进行了研究,研究表明:三能级光纤激

8、光器的输出特性取决于三能级光纤激光器的阻尼比ξ。对于不同的阻尼比,可以得到不同阻尼的衰减振荡曲线以及过阻尼时的单调衰减曲线。当0<ξ<1时,三能级光纤激光器受激辐射的单位光子数密度将以频率ωd做衰减振荡。当ξ=1或ξ>1时,三能级光纤激光器受激辐射的单位光子数密度将无振荡单调上升。关键词激光器,光纤激光器,三能级粒子,速率方程,泵浦功率1.引言光纤激光器(FiberLas

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