基于非线性偏振旋转锁模技术的光纤飞秒激光振荡器

基于非线性偏振旋转（nonlinear polarization rotation, NPR）锁模机制的光纤激光器因其结构紧凑、可靠性高而备受关注。基于这一锁模原理设计并搭建了掺镱光纤飞秒激光器。当双向泵浦功率为380 mW,在1 030 nm波段获得了基频重复率为22.8 MHz的锁模脉冲。脉冲宽度为224 fs,平均功率180 mW,单脉冲能量8 nJ,10 dB带宽约为40 nm,信噪比大于50 dB。该激光器采用环形腔结构产生稳定的锁模飞秒脉冲输出,可实现自启动锁模。泵浦功率增加到1.6 W可观察到最高三阶被动谐波锁模,三次谐波对应68.5 MHz重复频率。该激光器由于在线宽、脉宽、脉冲能量上的优势,在光谱测量、拉曼成像等领域具有应用意义。     

NALM锁模全保偏光纤掺铒光学频率梳

飞秒光学频率梳是当今激光技术领域的重要研究方向。实验基于非线性放大环形镜(NALM)锁模激光器实现了全保偏光纤结构的掺铒光学频率梳。在基于NALM锁模的光纤激光器内部加入非互惠相移器,降低了锁模阈值,实现了超短脉冲激光器的自启动。经过脉冲放大和压缩,脉冲的峰值功率可达61.3 kW。将此高功率超短脉冲注入55 cm的保偏高非线性光纤(PM-HNLF)中,激光器的输出光谱被拓展至一个倍频层(1 030～2 200 nm)。辅以f-2f自参考探测技术,成功探测到了信噪比高达40 dB、线宽为40 kHz的载波包络偏频信号(f_0)。此外,通过使用两套电路反馈系统,将f_0信号与激光器重复频率信号(f_r)的频率抖动量分别降低至521.71 mHz和240μHz,实现了相位稳定的掺铒光学频率梳。     

基于半导体可饱和吸收镜实现闪光灯抽运Nd:YAG激光器的被动调Q与锁模

基于同一块半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了闪光灯抽运的Nd:YAG激光器的被动调Q与锁模.实验结果表明:腔长较小时,激光器运转在调Q状态,调Q脉冲宽度为90 ns;随着腔长的增加,调Q脉冲中出现调制,而且调制深度随着腔长的增加而加深.当腔长为140 cm,全反射凹面镜曲率半径为300cm时,激光器运转在稳定的被动锁模状态,输出的锁模脉冲序列能量为27 mJ、脉宽为35 ps.实验比较了SESAM器件在平凹稳定腔和平凸非稳腔激光器中实现被动锁模的差异,并给出理论解释.SESAM有望取代有机染料成为闪光灯抽运的Nd:YAG激光器理想的被动锁模器件.     

基于半导体可饱和吸收镜实现闪光灯抽运Nd∶YAG激光器的被动调Q与锁模

基于同一块半导体可饱和吸收镜(SESAM),实现了闪光灯抽运的Nd∶YAG激光器的被动调Q与锁模。实验结果表明:腔长较小时,激光器运转在调Q状态,调Q脉冲宽度为90 ns;随着腔长的增加,调Q脉冲中出现调制,而且调制深度随着腔长的增加而加深。当腔长为140 cm,全反射凹面镜曲率半径为300 cm时,激光器运转在稳定的被动锁模状态,输出的锁模脉冲序列能量为27 mJ、脉宽为35 ps。实验比较了SESAM器件在平凹稳定腔和平凸非稳腔激光器中实现被动锁模的差异,并给出理论解释。SESAM有望取代有机染料成为闪光灯抽运的Nd∶YAG激光器理想的被动锁模器件。     

可调谐锁模光纤激光器泵浦的超连续谱光源

为了实现平坦度更好、光谱覆盖可见光波段的超连续谱激光输出,研究了泵浦波长可调谐的全光纤结构超连续谱光纤激光器。设计搭建了一台非线性偏振旋转锁模脉冲光纤激光器,实现了9种中心波长的耗散孤子皮秒脉冲输出,波长调谐范围为1 041~1 076nm;以它作为种子源进行了两级功率放大,并泵浦10m长的光子晶体光纤,在泵浦激光功率为500mW时,得到9种输出光谱特性不同的超连续谱激光,得到当泵浦激光中心波长为1 050nm时,更利于实现光谱范围更宽、平坦度更好、可见光分量更多的超连续谱激光输出。为进一步拓宽超连续谱激光的光谱范围、提升光谱平坦度,将泵浦激光功率提升至1.45 W,最终实现了输出功率为600mW、短波边界为470nm、600~1 700nm内10dB光谱宽度为1 053nm的超连续谱激光输出。     

输出功率大于10 W的掺镱双包层微结构光纤激光器

采用F-P腔结构研究了包层泵浦掺Yb³⁺微结构光纤激光器的输出特性。在以二向色镜作为腔镜的实验中,获得了斜率效率57%,波长1 074.5 nm,输出功率为2.65 W的稳定激光输出;在由二向色镜和光纤端面构成F-P腔的实验中,获得了斜率效率87%,最大输出功率为11.69 W的激光输出。     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤的高功率L-band 光纤激光器的实验研究

采用端面泵浦的方式,用尾纤输出波长为976 nm的高亮度多模半导体激光器, 包层泵浦的铒镱共掺双包层大模面积光纤,非球面镜组耦合系统,进行了共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的研究,泵浦耦合效率达到了62%以上,并在F-P激光振荡腔中实现了高效的连续激光输出。在光纤长度为30 m、入纤功率为 13.41 W时,首次报道输出连续功率达到了4.3 W。激光器的斜率效率为44％, 激光输出中心波长1 603 nm。     

机械感生长周期光纤光栅的可调谐环形光纤激光器

将采用机械感生法写制的长周期光纤光栅(MLPFG)串入环形腔中,设计了一种新颖的L波段可调谐环形掺铒光纤激光器(EDFL)。抽运光源为980nm半导体激光器,使用掺铒浓度为5×10-4,长度为12m的铒纤作为增益介质,通过调整待写制光纤与周期性压力槽之间的夹角,改变MLPFG的写制周期,调谐MLPFG透射谱,进而影响环形腔增益最高点,光纤激光器波长可调谐范围可达42nm(1562.465～1604.280nm),激光光谱3dB带宽0.04nm,20dB带宽0.08nm,边模抑制比45dB。长时间观测表明,激光功率稳定性优于0.2dBm。实验显示,该光纤激光器具有带宽较宽,线宽较窄及性能稳定等特点。     

163 MHz/786 fs高基础重复频率掺镱飞秒光纤激光振荡器

高重复频率光纤激光器因其光斑质量好、集成化程度高、光光转化率高等优势在光学频率梳、工业加工、超高速光学采样等领域有着举足轻重的作用。利用非线性偏振旋转（NPR）的锁模机理,设计并搭建了一款基础重复频率为163 MHz的“十字腔”型孤子锁模光纤飞秒激光器。该激光器锁模后在450 mW的泵浦功率下可以输出200 mW的最大功率,光谱半高宽为30 nm,输出脉宽为786 fs。通过进一步分析激光器泵浦功率与输出功率之间的关系,得到泵浦功率处于400～500 mW时,激光器处于最佳锁模状态,并且可以实现自启动锁模。所设计的激光器由于其更加紧密的光学频率梳齿、更好的成像质量和更快的成像速度,在精密光谱、天文探测等领域具有应用意义。     

掺铒单模光纤飞秒脉冲激光器和放大器

为了获得一种被动锁模掺铒光纤振荡器及功率放大器，数值模拟出超短脉冲在光纤中的传输和演化过程，并基于此搭建了一种被动锁模掺铒光纤飞秒振荡器及功率放大器。实验获得了中心波长1560 nm、重复频率100 MHz、输出功率30 mW、脉冲宽度85 fs超短脉冲。通过采用PPLN晶体进行倍频，进一步获得了输出功率5 mW，中心波长780 nm的飞秒脉冲。该光纤激光器为全保偏光纤结构，具有体积小巧、可靠性高、稳定性好的特点。