基于稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射效应的光功率耦合方程组, 提出一种新的多波长级联拉曼光纤激光器的设计算法。结合遗传算法和打靶法的优点, 采取对每一代种群中少数优良个体进行几次打靶, 使得种群中目标函数最优化值附近的个体加速收敛。以500 m掺磷光纤为增益介质、光纤布拉格光栅构成谐振腔的三波长(1427 nm, 1455 nm, 1480 nm)级联拉曼光纤激光器为例, 采用该算法计算了其输出特性。结果表明,总输出功率与抽运功率近似成线性关系, 斜率效率约51%; 由于谐振腔中三个输出波长相互之间的受激拉曼散射作用产生的能量转移, 使得输出的长波长斯托克斯光斜率效率大于短波长斯托克斯光斜率效率。

由稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射(SRS)效应的光功率耦合方程出发,采用解析方法对多阶级联拉曼光纤激光器(CRFLs)进行了理论分析。根据拉曼光纤激光器级联阶数的奇偶性分别推导出了多阶级联拉曼光纤激光器的输出功率、光-光转换效率最大时的拉曼光纤长度和输出耦合器反射率。通过忽略反射回谐振腔输入端的剩余抽运光功率,计算了5阶级联拉曼光纤激光器的输出特性和光-光转换效率随光纤长度和输出耦合器反射率的变化。利用已有的5阶级联掺锗拉曼光纤激光器输出特性实验数据与理论分析结果进行了对比。